JPWO2007141994A1 - Oxide sintered body, target, transparent conductive film obtained using the same, and transparent conductive substrate - Google Patents

Oxide sintered body, target, transparent conductive film obtained using the same, and transparent conductive substrate Download PDF

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Abstract

酸化亜鉛を主成分とし、さらにマグネシウムを含有する酸化物焼結体、それを加工したターゲット、これを用いて直流スパッタリング法やイオンプレーティング法によって得られる耐薬品性に優れた低抵抗の透明導電膜、並びに透明導電性基材を提供。酸化亜鉛と、マグネシウムとを含有し、かつ、マグネシウムの含有量が、Mg/(Zn+Mg)原子数比として0.02〜0.30である酸化物焼結体;さらに、ガリウムおよび/またはアルミニウムとを含有し、その含有量が、(Ga+Al)/(Zn+Ga+Al)原子数比として0を超え0.08以下、また、マグネシウムの含有量が、Mg/(Zn+Ga+Al+Mg)原子数比として0.02〜0.30である酸化物焼結体;これら酸化物焼結体を加工して得られるターゲット;このターゲットを用いて、スパッタリング法あるいはイオンプレーティング法で基板上に形成される透明導電膜などにより提供。Oxide sintered body containing zinc oxide as a main component and magnesium, target processed, and low resistance transparent conductive material with excellent chemical resistance obtained by DC sputtering or ion plating method Providing membranes and transparent conductive substrates. An oxide sintered body containing zinc oxide and magnesium and having a magnesium content of 0.02 to 0.30 in terms of Mg / (Zn + Mg) atomic ratio; and further, gallium and / or aluminum And the content thereof is more than 0 as a (Ga + Al) / (Zn + Ga + Al) atomic ratio and is 0.08 or less, and the magnesium content is 0.02 to 0 as an Mg / (Zn + Ga + Al + Mg) atomic ratio. .30 oxide sintered body; target obtained by processing these oxide sintered bodies; provided by a transparent conductive film formed on a substrate by sputtering or ion plating using this target .

Description

本発明は、酸化物焼結体、ターゲット、およびそれを用いて得られる透明導電膜、並びに透明導電性基材に関し、より詳しくは、酸化亜鉛を主成分とし、さらにマグネシウムを含有する酸化物焼結体、それを加工したターゲット、これを用いて直流スパッタリング法やイオンプレーティング法によって得られる耐薬品性に優れた低抵抗の透明導電膜、並びに透明導電性基材に関するものである。   The present invention relates to an oxide sintered body, a target, a transparent conductive film obtained using the same, and a transparent conductive substrate. More specifically, the present invention relates to an oxide sintered body mainly composed of zinc oxide and further containing magnesium. The present invention relates to a bonded body, a target obtained by processing the same, a low resistance transparent conductive film excellent in chemical resistance obtained by a direct current sputtering method or an ion plating method, and a transparent conductive substrate.

透明導電膜は、高い導電性と可視光領域での高い透過率とを有する。透明導電膜は、太陽電池や液晶表示素子、その他各種受光素子の電極などに利用されている他、自動車窓や建築用の熱線反射膜、帯電防止膜、冷凍ショーケースなどのための各種の防曇用の透明発熱体としても利用されている。
透明導電膜には、酸化錫(SnO)系、酸化亜鉛(ZnO)系、酸化インジウム(In)系の薄膜が知られている。酸化スズ系には、アンチモンをドーパントとして含むもの(ATO)やフッ素をドーパントとして含むもの(FTO)が利用されている。酸化亜鉛系には、アルミニウムをドーパントとして含むもの(AZO)やガリウムをドーパントとして含むもの(GZO)が利用されている。最も工業的に利用されている透明導電膜は、酸化インジウム系である。その中でも錫をドーパントとして含む酸化インジウムは、ITO(Indium−Tin−Oxide)膜と称され、特に低抵抗の膜が容易に得られることから、これまで幅広く利用されてきた。
The transparent conductive film has high conductivity and high transmittance in the visible light region. Transparent conductive films are used for solar cells, liquid crystal display elements, and other light receiving element electrodes, as well as various types of protective films for automobile windows, architectural heat ray reflective films, antistatic films, refrigeration showcases, etc. It is also used as a transparent heating element for fogging.
As the transparent conductive film, tin oxide (SnO 2 ) -based, zinc oxide (ZnO) -based, and indium oxide (In 2 O 3 ) -based thin films are known. As the tin oxide, those containing antimony as a dopant (ATO) and those containing fluorine as a dopant (FTO) are used. As the zinc oxide system, those containing aluminum as a dopant (AZO) and those containing gallium as a dopant (GZO) are used. The transparent conductive film most industrially used is an indium oxide type. Among them, indium oxide containing tin as a dopant is referred to as an ITO (Indium-Tin-Oxide) film, and since a low resistance film can be easily obtained, it has been widely used so far.

低抵抗透明導電膜は、太陽電池、液晶、有機エレクトロルミネッセンスおよび無機エレクトロルミネッセンスなどの表面素子や、タッチパネルなどに好適に用いられる。これらの透明導電膜の製造方法として、スパッタリング法やイオンプレーティング法が良く用いられている。特にスパッタリング法は、蒸気圧の低い材料の成膜の際や、精密な膜厚制御を必要とする際に有効な手法であり、操作が非常に簡便であるため、工業的に広範に利用されている。
スパッタリング法は、薄膜の原料としてスパッタリングターゲットを用いる成膜法である。ターゲットは、成膜したい薄膜を構成している金属元素を含む固体であり、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物などの焼結体や、場合によっては単結晶が使われる。この方法では、一般に真空装置を一旦高真空にした後、アルゴン等の希ガスを導入し、約10Pa以下のガス圧のもとで、基板を陽極、スパッタリングターゲットを陰極とし、これらの間にグロー放電を起こしてアルゴンプラズマを発生させ、プラズマ中のアルゴン陽イオンを陰極のスパッタリングターゲットに衝突させ、これによってはじきとばされるターゲット成分の粒子を、基板上に堆積させて膜を形成する。
The low-resistance transparent conductive film is suitably used for surface elements such as solar cells, liquid crystals, organic electroluminescence, and inorganic electroluminescence, and touch panels. As a method for producing these transparent conductive films, a sputtering method or an ion plating method is often used. In particular, the sputtering method is an effective method when forming a material with a low vapor pressure or when precise film thickness control is required, and since it is very easy to operate, it is widely used industrially. ing.
The sputtering method is a film forming method using a sputtering target as a raw material for a thin film. The target is a solid containing a metal element constituting a thin film to be formed, and a sintered body such as a metal, a metal oxide, a metal nitride, or a metal carbide, or a single crystal depending on the case. In this method, a vacuum apparatus is generally evacuated once and then a rare gas such as argon is introduced. Under a gas pressure of about 10 Pa or less, the substrate is used as an anode and the sputtering target is used as a cathode. An argon plasma is generated by causing a discharge, and the argon cations in the plasma collide with the sputtering target of the cathode, and particles of target components that are repelled by this are deposited on the substrate to form a film.

また、スパッタリング法は、アルゴンプラズマの発生方法で分類され、高周波プラズマを用いるものは高周波スパッタリング法といい、直流プラズマを用いるものは直流スパッタリング法という。
一般に、直流スパッタリング法は、高周波スパッタリング法と比べて成膜速度が速く、電源設備が安価であり、成膜操作が簡単であるなどの理由で、工業的に広範に利用されている。しかし、絶縁性ターゲットでも成膜することができる高周波スパッタリング法に対して、直流スパッタリング法では、導電性ターゲットを用いなければならない。
スパッタリング法を用いて成膜する時の成膜速度は、ターゲット物質の化学結合と密接な関係がある。スパッタリング法は、運動エネルギーをもったアルゴン陽イオンがターゲット表面に衝突して、ターゲット表面の物質がエネルギーを受け取って弾き出される現象を用いたものであり、ターゲット物質のイオン間結合もしくは原子間結合が弱いほど、スパッタリングによって飛び出す確率は増加する。
Sputtering methods are classified according to the method of generating argon plasma, those using high-frequency plasma are called high-frequency sputtering methods, and those using direct-current plasma are called direct-current sputtering methods.
In general, the direct current sputtering method is widely used industrially because the film forming speed is higher than that of the high frequency sputtering method, the power supply equipment is inexpensive, and the film forming operation is simple. However, in contrast to the high-frequency sputtering method, which can form a film even with an insulating target, in the direct current sputtering method, a conductive target must be used.
The film formation rate when the film is formed using the sputtering method is closely related to the chemical bonding of the target material. The sputtering method uses a phenomenon in which an argon cation having kinetic energy collides with a target surface, and a substance on the target surface receives energy and is ejected. The weaker the probability of popping out by sputtering increases.

ITOなどの酸化物の透明導電膜をスパッタリング法で成膜する方法には、膜を構成する元素の合金ターゲット(ITO膜の場合はIn−Sn合金)を用いてアルゴンと酸素の混合ガス中における反応性スパッタリング法によって酸化物膜を成膜する方法と、膜を構成する元素の酸化物焼結体ターゲット(ITO膜の場合はIn−Sn−O焼結体)を用いてアルゴンと酸素の混合ガス中における反応性スパッタリング法によって酸化物膜を成膜する方法がある。
このうち合金ターゲットを用いる方法は、スパッタリング中の酸素ガスを多めに供給するが、成膜速度や膜の特性(比抵抗、透過率)の成膜中に導入する酸素ガス量依存性が極めて大きく、安定して一定の膜厚、所望の特性の透明導電膜を製造することが難しい。これに対して酸化物ターゲットを用いる方法は、膜に供給される酸素の一部がターゲットからスパッタリングにより供給され、残りの不足酸素量が酸素ガスとして供給される。そのため成膜中に導入する酸素ガス量に対する成膜速度や膜の特性(比抵抗、透過率)の依存性が、合金ターゲットを用いる場合よりも小さく、より安定して一定の膜厚、特性の透明導電膜を製造することができるため、工業的には酸化物ターゲットを用いる方法が採られている。
生産性や製造コストを考慮すると、直流スパッタリング法の方が高周波スパッタリング法よりも、高速成膜は容易である。つまり、同一の電力を同一のターゲットに投入して成膜速度を比較すると直流スパッタリング法の方が2〜3倍ほど速い。また直流スパッタリング法でも、高い直流電力を投入するほど成膜速度が上がるため、生産性のためには有利である。このため、工業的には高い直流電力を投入しても安定して成膜することが可能なスパッタリングターゲットが有用となる。
一方、イオンプレーティングは、膜となるターゲット材の表面をアーク放電で局部的に加熱して、昇華、イオン化し、負に帯電させたワークに付着させて成膜する方法である。いずれも、低温で密着性のよい膜が得られ、非常に多種の基板性質や膜性質が選択でき、合金や化合物の成膜が可能で、環境にやさしいプロセスであるという特徴を有する。イオンプレーティングでもスパッタリングと同様で、酸化物タブレットを用いた方が安定して一定の膜厚、特性の透明導電膜を製造することができる。
In a method of forming a transparent conductive film of an oxide such as ITO by sputtering, an alloy target of an element constituting the film (In-Sn alloy in the case of an ITO film) is used in a mixed gas of argon and oxygen. A method of forming an oxide film by a reactive sputtering method, and a mixture of argon and oxygen using an oxide sintered body target of an element constituting the film (In-Sn-O sintered body in the case of an ITO film) There is a method of forming an oxide film by a reactive sputtering method in a gas.
Among these, the method using an alloy target supplies a large amount of oxygen gas during sputtering, but the film formation rate and film characteristics (specific resistance, transmittance) are extremely dependent on the amount of oxygen gas introduced during film formation. It is difficult to stably produce a transparent conductive film having a constant film thickness and desired characteristics. On the other hand, in the method using an oxide target, a part of oxygen supplied to the film is supplied by sputtering from the target, and the remaining deficient oxygen amount is supplied as oxygen gas. Therefore, the dependency of the film formation rate and film characteristics (specific resistance, transmittance) on the amount of oxygen gas introduced during film formation is smaller than when using an alloy target, and the film thickness and characteristics are more stable and constant. Since a transparent conductive film can be produced, an industrial method using an oxide target has been adopted.
Considering productivity and manufacturing cost, the direct current sputtering method is easier to form at high speed than the high frequency sputtering method. That is, when the same power is input to the same target and the film formation rates are compared, the direct current sputtering method is about two to three times faster. Also, the direct current sputtering method is advantageous for productivity because the film formation rate increases as high direct current power is applied. For this reason, industrially, a sputtering target capable of forming a film stably even when high DC power is applied is useful.
On the other hand, ion plating is a method in which the surface of a target material to be a film is locally heated by arc discharge to be sublimated, ionized, and attached to a negatively charged workpiece to form a film. In any case, a film having good adhesion at a low temperature can be obtained, a very wide variety of substrate properties and film properties can be selected, an alloy or a compound can be formed, and the process is environmentally friendly. Ion plating is similar to sputtering, and a transparent conductive film having a constant film thickness and characteristics can be produced more stably by using an oxide tablet.

上述のようにITOなどの酸化インジウム系材料が、工業的に広範に用いられているが、希少金属のインジウムが高価であることなどから、近年では非インジウム系の材料が求められている。
非インジウム系の材料としては、上述の様に、GZOやAZOなどの酸化亜鉛系材料、FTOやATOなどの酸化スズ系材料が知られている。特に酸化亜鉛系は、資源として豊富に埋蔵されているため低コストであって、ITOに匹敵する低比抵抗、高透過率を示す材料として注目されている。ただし、これを用いて得られる酸化亜鉛系透明導電膜は、通常の酸及びアルカリに対して容易に溶解するという長所はあるが、反面、酸・アルカリに対する耐性が乏しく、またエッチング速度の制御が難しいため、液晶ディスプレイ用途等で不可欠なウェットエッチングによる高精細なパターニング処理が困難である。よって、その用途は、パターニングを必要としない太陽電池などに限られている。このような理由から、酸化亜鉛系材料の耐薬品性を改善することが課題とされていた。
As described above, indium oxide-based materials such as ITO are widely used industrially, but non-indium-based materials have been demanded in recent years because rare metal indium is expensive.
As described above, zinc oxide materials such as GZO and AZO and tin oxide materials such as FTO and ATO are known as non-indium materials. In particular, zinc oxide-based materials are attracting attention as materials that are low in cost because they are abundantly embedded as resources and that exhibit low specific resistance and high transmittance comparable to ITO. However, the zinc oxide-based transparent conductive film obtained using this has the advantage of being easily dissolved in ordinary acids and alkalis, but on the other hand, it has poor resistance to acids and alkalis, and the etching rate can be controlled. Since it is difficult, high-definition patterning processing by wet etching, which is indispensable for liquid crystal display applications, is difficult. Therefore, its use is limited to solar cells that do not require patterning. For these reasons, it has been a problem to improve the chemical resistance of zinc oxide-based materials.

酸化亜鉛系透明導電膜の耐薬品性を改善する試みとしては、次のような例がある。特許文献1では、酸化亜鉛(ZnO)に、III族元素のアルミニウム(Al)等、あるいはIV族元素のシリコン(Si)等から選ばれるドナー不純物と、クロム(Cr)を共添加することにより、可視光透過性及び電気抵抗率を大きく損なうことなくZnO系透明導電膜の化学的特性の容易な制御を目的として、新しい不純物共添加のZnO透明導電膜、該薄膜を製造するためのターゲット材料及びパターニング技術が提案されている。
しかし、Crは毒性が強いことが知られているので、環境や人体に悪影響を与えないように考慮しなければならない。また、エッチング液を20〜5℃という通常より低い温度範囲に制御する必要があるため、工業的に適用し難い。
As an attempt to improve the chemical resistance of the zinc oxide-based transparent conductive film, there are the following examples. In Patent Document 1, zinc (ZnO) is co-added with chromium (Cr) and a donor impurity selected from group III element aluminum (Al) or the like or group IV element silicon (Si) or the like. For the purpose of easy control of the chemical properties of the ZnO-based transparent conductive film without significantly impairing the visible light transmittance and electrical resistivity, a new impurity-codoped ZnO transparent conductive film, a target material for producing the thin film, and Patterning techniques have been proposed.
However, since Cr is known to be highly toxic, it must be considered so as not to adversely affect the environment and the human body. Moreover, since it is necessary to control etching liquid to the temperature range lower than usual called 20-5 degreeC, it is difficult to apply industrially.

また、クロム(Cr)の代わりにコバルト(Co)もしくはバナジウム(V)を共添加した不純物共添加ZnO透明導電膜、該薄膜を製造するために使用されるターゲット材料などが特許文献2に提案されている。しかし、コバルト(Co)は、インジウム(In)同様、希少金属である。また、バナジウム(V)は毒性を有するため、環境や人体に悪影響を与えないように考慮しなければならない。また、いずれを添加したとしても、特許文献1と同様に、エッチング液を20〜5℃という通常より低い温度範囲に制御する必要があるため、工業的に適用し難い。   Patent Document 2 proposes an impurity co-doped ZnO transparent conductive film in which cobalt (Co) or vanadium (V) is co-added instead of chromium (Cr), a target material used for manufacturing the thin film, and the like. ing. However, cobalt (Co) is a rare metal like indium (In). Further, since vanadium (V) is toxic, it must be considered so as not to adversely affect the environment and the human body. Moreover, even if any is added, it is difficult to apply industrially because it is necessary to control the etching solution in a temperature range of 20 to 5 ° C., which is lower than usual, as in Patent Document 1.

また、イオン化不純物散乱による移動度の低下なく、結晶性及びエッチング特性を改善でき、低抵抗で加工性に優れた透明導電膜を得る方法が提案されている(特許文献3参照)。ここには、膜形成法としてRFマグネトロンスパッタ法を用い、ZnO:Al2wt%焼結体にMgOチップを貼ったターゲットを用いることにより、Mgが添加されたAZO膜の形成(実施例2)が示されている。それによると、基板温度300℃で成膜した膜中に対Zn比で5%原子濃度のMgを含むAZO膜は、同一条件で作製したMgを含まない膜に比べ、抵抗率は300μΩcmから200μΩcmに低下し、HClによるエッチング速度は三倍に向上したと記載されている。すなわち、Mg添加によって、耐薬品性の一つである耐酸性が、むしろ低下することが示されている。そして、耐アルカリ性については、何ら言及されていない。
このような状況下、環境や人体に悪影響を与えるような毒性を有する成分が含まれず、耐酸性、耐アルカリ性などの耐薬品性に優れた透明導電膜を得るのに使用できるターゲットが必要とされている。
In addition, there has been proposed a method for obtaining a transparent conductive film that can improve crystallinity and etching characteristics without lowering mobility due to ionized impurity scattering, and has low resistance and excellent workability (see Patent Document 3). Here, an RF magnetron sputtering method is used as a film formation method, and a target in which a MgO chip is pasted on a ZnO: Al 2 O 3 2 wt% sintered body is used to form an MgO-added AZO film (Example) 2) is shown. According to this, an AZO film containing 5% atomic concentration of Mg in a film formed at a substrate temperature of 300 ° C. has a resistivity of 300 μΩcm to 200 μΩcm as compared with a film not containing Mg manufactured under the same conditions. It is described that the etching rate by HCl is improved three times. That is, it is shown that acid resistance, which is one of chemical resistance, is rather lowered by adding Mg. No mention is made of alkali resistance.
Under such circumstances, there is a need for a target that can be used to obtain a transparent conductive film that does not contain toxic components that adversely affect the environment and the human body, and has excellent chemical resistance such as acid resistance and alkali resistance. ing.

特開2002−075061号公報JP 2002-075061 A 特開2002−075062号公報JP 2002-075062 A 特開平8−199343号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-199343

本発明の目的は、上記従来技術の課題に鑑み、酸化亜鉛を主成分とし、さらにマグネシウムを含有する酸化物焼結体、それを加工したターゲット、これを用いて直流スパッタリング法やイオンプレーティング法によって得られる耐薬品性に優れた低抵抗の透明導電膜を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an oxide sintered body containing zinc oxide as a main component and further containing magnesium, a target obtained by processing the oxide, a direct current sputtering method or an ion plating method using the same. An object of the present invention is to provide a low-resistance transparent conductive film excellent in chemical resistance obtained by the above.

本発明者らは、上記従来の問題点を解決するために鋭意研究を重ね、酸化亜鉛を主成分とし、さらにマグネシウムを含有する酸化物焼結体において、マグネシウムの含有量をMg/(Zn+Mg)原子数比で0.02〜0.30とすることで、直流スパッタリング法などのターゲットとして用いると、酸・アルカリに対する薬品耐性が高く低抵抗の酸化亜鉛系透明導電膜を得ることができ、また、さらにガリウムおよび/またはアルミニウムを特定量含有させた酸化物焼結体をターゲットとして用いることで、得られる酸化亜鉛系透明導電膜の導電性が一層向上することを見出し、本発明を完成するに至った。   In order to solve the above-mentioned conventional problems, the present inventors have made extensive studies, and in an oxide sintered body containing zinc oxide as a main component and further containing magnesium, the content of magnesium is Mg / (Zn + Mg). By setting the atomic ratio to 0.02 to 0.30, when used as a target such as a direct current sputtering method, it is possible to obtain a zinc oxide-based transparent conductive film having high chemical resistance to acid / alkali and low resistance. Furthermore, the inventors have found that the conductivity of the obtained zinc oxide-based transparent conductive film is further improved by using an oxide sintered body containing a specific amount of gallium and / or aluminum as a target, thereby completing the present invention. It came.

すなわち、本発明の第1の発明によれば、酸化亜鉛と、マグネシウムとを含有し、かつ、マグネシウムの含有量が、Mg/(Zn+Mg)原子数比として0.02〜0.30であることを特徴とする酸化物焼結体が提供される。   That is, according to the first invention of the present invention, it contains zinc oxide and magnesium, and the magnesium content is 0.02 to 0.30 as the Mg / (Zn + Mg) atomic ratio. An oxide sintered body characterized by the above is provided.

また、本発明の第2の発明によれば、第1の発明において、マグネシウムの含有量が、Mg/(Zn+Mg)原子数比として0.05〜0.18であることを特徴とする請求項1に記載の酸化物焼結体が提供される。
さらに、本発明の第3の発明によれば、第1又は2の発明において、比抵抗が50kΩcm以下であることを特徴とする酸化物焼結体が提供される。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the magnesium content is 0.05 to 0.18 as the Mg / (Zn + Mg) atomic ratio. 1 is provided.
Furthermore, according to the third invention of the present invention, there is provided the oxide sintered body characterized in that the specific resistance is 50 kΩcm or less in the first or second invention.

一方、本発明の第4の発明によれば、酸化亜鉛と、マグネシウムと、ガリウムおよび/またはアルミニウムとを含有し、かつ、ガリウムおよび/またはアルミニウムの含有量が、(Ga+Al)/(Zn+Ga+Al)原子数比として0を超え0.09以下、また、マグネシウムの含有量が、Mg/(Zn+Ga+Al+Mg)原子数比として0.02〜0.30であることを特徴とする酸化物焼結体が提供される。   On the other hand, according to the fourth invention of the present invention, zinc oxide, magnesium, gallium and / or aluminum are contained, and the content of gallium and / or aluminum is (Ga + Al) / (Zn + Ga + Al) atoms. Provided is an oxide sintered body having a number ratio exceeding 0 and not more than 0.09, and a magnesium content of 0.02 to 0.30 as an Mg / (Zn + Ga + Al + Mg) atomic number ratio. The

また、本発明の第5の発明によれば、第4の発明において、マグネシウムの含有量が、Mg/(Zn+Ga+Al+Mg)原子数比として0.05〜0.18であることを特徴とする酸化物焼結体が提供される。
また、本発明の第6の発明によれば、第4の発明において、ガリウムおよび/またはアルミニウムの含有量が、(Ga+Al)/(Zn+Ga+Al)原子数比として0.01〜0.08であることを特徴とする酸化物焼結体が提供される。
また、本発明の第7の発明によれば、第4の発明において、ガリウムおよび/またはアルミニウムの含有量が、(Ga+Al)/(Zn+Ga+Al)原子数比として0.035〜0.08であり、かつ、マグネシウムの含有量が、Mg/(Zn+Ga+Al+Mg)原子数比として0.098〜0.18であることを特徴とする酸化物焼結体が提供される。
また、本発明の第8の発明によれば、第4〜7のいずれかの発明において、下記の式(A)で表されるX線回折測定によるピークの強度比が、15%以下であることを特徴とする酸化物焼結体が提供される。
I[MgGa(311)+MgAl(311)]/I[ZnO(101)]×100 (%)… (A)
(式中、I[MgGa(311)+MgAl(311)]は、立方晶の岩塩構造をとる複合酸化物MgGa相の(311)ピーク強度とMgAl相の(311)ピーク強度の和であり、I[ZnO(101)]は、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の(101)ピーク強度を示す)
また、本発明の第9の発明によれば、第4〜8のいずれかの発明において、比抵抗が5kΩcm以下であることを特徴とする酸化物焼結体が提供される。
さらに、本発明の第10の発明によれば、第1〜9のいずれかの発明において、酸化マグネシウム相が実質的に含有されないことを特徴とする酸化物焼結体が提供される。
According to a fifth invention of the present invention, in the fourth invention, the magnesium content is 0.05 to 0.18 as Mg / (Zn + Ga + Al + Mg) atomic ratio. A sintered body is provided.
According to the sixth invention of the present invention, in the fourth invention, the content of gallium and / or aluminum is 0.01 to 0.08 as a (Ga + Al) / (Zn + Ga + Al) atomic ratio. An oxide sintered body characterized by the above is provided.
According to the seventh invention of the present invention, in the fourth invention, the content of gallium and / or aluminum is 0.035 to 0.08 as (Ga + Al) / (Zn + Ga + Al) atomic ratio, And magnesium content is 0.098-0.18 as Mg / (Zn + Ga + Al + Mg) atomic number ratio, and the oxide sintered compact characterized by the above-mentioned is provided.
According to the eighth invention of the present invention, in any one of the fourth to seventh inventions, the peak intensity ratio by X-ray diffraction measurement represented by the following formula (A) is 15% or less. An oxide sintered body characterized by the above is provided.
I [MgGa 2 O 4 (311) + MgAl 2 O 4 (311)] / I [ZnO (101)] × 100 (%) (A)
(Where I [MgGa 2 O 4 (311) + MgAl 2 O 4 (311)] is the (311) peak intensity and MgAl 2 O 4 phase of the complex oxide MgGa 2 O 4 phase having a cubic rock salt structure (311) is the sum of peak intensities, and I [ZnO (101)] represents the (101) peak intensity of the zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure)
Moreover, according to the ninth invention of the present invention, there is provided an oxide sintered body characterized in that the specific resistance is 5 kΩcm or less in any of the fourth to eighth inventions.
Furthermore, according to a tenth aspect of the present invention, there is provided an oxide sintered body characterized in that the magnesium oxide phase is not substantially contained in any one of the first to ninth aspects.

本発明の第11の発明によれば、第1〜10のいずれかの発明において、ホットプレス法で成形、焼結して得られることを特徴とする酸化物焼結体が提供される。
一方、本発明の第12の発明によれば、第1〜11のいずれかの発明の酸化物焼結体を加工して得られるターゲットが提供される。
また、本発明の第13の発明によれば、第12の発明において、密度が5.0g/cm以上であって、スパッタリング法に用いられることを特徴とするターゲットが提供される。
さらに、本発明の第14の発明によれば、第12の発明において、密度が3.5〜4.5g/cmであって、イオンプレーティング法に用いられることを特徴とするターゲットが提供される。
According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided an oxide sintered body characterized by being obtained by molding and sintering by a hot press method in any one of the first to tenth aspects.
On the other hand, according to the twelfth aspect of the present invention, there is provided a target obtained by processing the oxide sintered body according to any one of the first to eleventh aspects.
According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided the target according to the twelfth aspect, wherein the density is 5.0 g / cm 3 or more and the target is used in a sputtering method.
Furthermore, according to the fourteenth aspect of the present invention, there is provided the target according to the twelfth aspect, wherein the density is 3.5 to 4.5 g / cm 3 and the target is used for an ion plating method. Is done.

一方、本発明の第15の発明によれば、第12〜14の発明に係るターゲットを用いて、スパッタリング法あるいはイオンプレーティング法で基板上に形成される透明導電膜が提供される。   On the other hand, according to the fifteenth aspect of the present invention, there is provided a transparent conductive film formed on a substrate by sputtering or ion plating using the targets according to the twelfth to fourteenth aspects.

また、本発明の第16の発明によれば、第15の発明において、酸化亜鉛と、マグネシウムとを含有し、かつ、マグネシウムの含有量が、Mg/(Zn+Mg)原子数比で0.02〜0.30であることを特徴とする透明導電膜が提供される。
また、本発明の第17の発明によれば、第15の発明において、酸化亜鉛と、マグネシウムと、ガリウムおよび/またはアルミニウムを含有し、その含有量が、(Ga+Al)/(Zn+Ga+Al)原子数比で0を超え0.09以下、また、マグネシウムの含有量が、Mg/(Zn+Ga+Al+Mg)原子数比として0.02〜0.30含有されることを特徴とする透明導電膜が提供される。
また、本発明の第18の発明によれば、第17の発明において、マグネシウムの含有量が、Mg/(Zn+Ga+Al+Mg)原子数比として0.05〜0.18であることを特徴とする透明導電膜が提供される。
また、本発明の第19の発明によれば、第17又は18の発明において、ガリウムおよび/またはアルミニウムの含有量が、(Ga+Al)/(Zn+Ga+Al)原子数比として0.01〜0.08であることを特徴とする透明導電膜が提供される。
また、本発明の第20の発明によれば、第17の発明において、ガリウムおよび/またはアルミニウムの含有量が、(Ga+Al)/(Zn+Ga+Al)原子数比として0.035〜0.08であり、かつ、マグネシウムの含有量が、Mg/(Zn+Ga+Al+Mg)原子数比として0.098〜0.18であることを特徴とする透明導電膜が提供される。
また、本発明の第21の発明によれば、第15〜20の発明において、主として六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相から成り、下記の式(B)で表されるX線回折測定によるピーク強度比が、50%以上であることを特徴とする透明導電膜が提供される。式中、I[ZnO(002)]は、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の(002)ピーク強度であり、I[ZnO(100)]は、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の(100)ピーク強度を示す。
I[ZnO(002)]/(I[ZnO(002)]+I[ZnO(100)])×100 (%) … (B)
さらに、本発明の第22の発明によれば、第15〜21の発明において、立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相が実質的に含有されないことを特徴とする透明導電膜が提供される。
According to the sixteenth aspect of the present invention, in the fifteenth aspect, zinc oxide and magnesium are contained, and the magnesium content is 0.02 to Mg / (Zn + Mg) atomic ratio. A transparent conductive film characterized by being 0.30 is provided.
According to the seventeenth aspect of the present invention, in the fifteenth aspect, zinc oxide, magnesium, gallium and / or aluminum are contained, and the content is (Ga + Al) / (Zn + Ga + Al) atomic ratio. Thus, a transparent conductive film is provided, wherein the content is greater than 0 and less than or equal to 0.09, and the magnesium content is 0.02 to 0.30 as the Mg / (Zn + Ga + Al + Mg) atomic ratio.
According to an eighteenth aspect of the present invention, in the seventeenth aspect, the magnesium content is 0.05 to 0.18 as the atomic ratio of Mg / (Zn + Ga + Al + Mg). A membrane is provided.
According to the nineteenth aspect of the present invention, in the seventeenth or eighteenth aspect, the gallium and / or aluminum content is 0.01 to 0.08 as a (Ga + Al) / (Zn + Ga + Al) atomic ratio. A transparent conductive film is provided.
According to the twentieth aspect of the present invention, in the seventeenth aspect, the gallium and / or aluminum content is 0.035 to 0.08 in terms of (Ga + Al) / (Zn + Ga + Al) atomic ratio, And the content of magnesium is 0.098-0.18 as Mg / (Zn + Ga + Al + Mg) atomic ratio, and the transparent conductive film characterized by the above-mentioned is provided.
According to the twenty-first aspect of the present invention, in the fifteenth to twentieth aspects, an X-ray diffraction measurement consisting mainly of a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure and represented by the following formula (B): A transparent conductive film is provided in which the peak intensity ratio is 50% or more. In the formula, I [ZnO (002)] is a (002) peak intensity of a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, and I [ZnO (100)] is an oxidation having a hexagonal wurtzite structure. The (100) peak intensity of the zinc phase is shown.
I [ZnO (002)] / (I [ZnO (002)] + I [ZnO (100)]) × 100 (%) (B)
Furthermore, according to a twenty-second invention of the present invention, there is provided a transparent conductive film characterized in that, in the fifteenth to twenty-first inventions, a zinc oxide phase having a cubic rock salt structure is substantially not contained.

また、本発明の第23の発明によれば、透明基板と、前記透明基板の片面若しくは両面上に形成された第15〜22の発明のいずれかに記載の透明導電膜とを備え、前記透明基板が、ガラス板、石英板、片面若しくは両面がガスバリア膜で覆われた樹脂板若しくは樹脂フィルム、または、内部にガスバリア膜が挿入されている樹脂板若しくは樹脂フィルムのいずれかであることを特徴とする透明導電性基材が提供される。
また、本発明の第24の発明によれば、第23の発明において、前記ガスバリア膜が、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、アルミニウム酸マグネシウム膜、酸化スズ系膜およびダイヤモンド状カーボン膜の中から選ばれる少なくとも1つであることを特徴とする透明導電性基材が提供される。
さらに、本発明の第25の発明によれば、第23の発明において、前記樹脂板もしくは樹脂フィルムが、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリカーボネート、若しくはこれらの表面をアクリル系有機物で覆った積層構造体からなっていることを特徴とする透明導電性基材が提供される。
According to a twenty-third aspect of the present invention, there is provided the transparent substrate, and the transparent conductive film according to any one of the fifteenth to twenty-second inventions formed on one or both sides of the transparent substrate, the transparent The substrate is either a glass plate, a quartz plate, a resin plate or a resin film whose one or both sides are covered with a gas barrier film, or a resin plate or a resin film in which a gas barrier film is inserted. A transparent conductive substrate is provided.
According to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the twenty-third aspect, the gas barrier film is selected from the group consisting of a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, a magnesium aluminum oxide film, a tin oxide film, and a diamond-like carbon film. A transparent conductive substrate characterized in that it is at least one selected is provided.
Furthermore, according to a twenty-fifth aspect of the present invention, in the twenty-third aspect, the resin plate or resin film has polyethylene terephthalate, polyethersulfone, polyarylate, polycarbonate, or a surface thereof covered with an acrylic organic material. A transparent conductive substrate characterized by comprising a laminated structure is provided.

本発明によれば、酸化物焼結体が酸化亜鉛を主成分とし、さらに特定量のマグネシウムを含有しているために、これをスパッタリングターゲットとして用いれば、直流スパッタリングでもアーク放電が発生せず、耐薬品性に優れた透明導電膜を形成することが可能となる。また、さらにガリウムおよび/またはアルミニウムを特定量含有する酸化物焼結体とすることで、得られる透明導電膜の導電性を一層改善することができる。
また、本発明の酸化物焼結体は、イオンプレーティング用のタブレットとしても同様に用いることができ高速成膜が可能である。これにより得られた本発明の酸化亜鉛系透明導電膜は、最適な組成と結晶相に制御されるため、可視光透過性及び電気抵抗率を大きく損なうことなく、優れた耐薬品性を示し、比較的高価なインジウムを使用しない透明導電膜として工業的に極めて有用であり、該透明導電膜を用いた透明導電性基材として好適に用いることができる。
According to the present invention, since the oxide sintered body contains zinc oxide as a main component and further contains a specific amount of magnesium, if this is used as a sputtering target, arc discharge does not occur even in direct current sputtering, It becomes possible to form a transparent conductive film excellent in chemical resistance. Furthermore, the conductivity of the transparent conductive film obtained can be further improved by using an oxide sintered body containing a specific amount of gallium and / or aluminum.
Further, the oxide sintered body of the present invention can be similarly used as a tablet for ion plating, and high-speed film formation is possible. The zinc oxide-based transparent conductive film of the present invention thus obtained is controlled to an optimal composition and crystal phase, and thus exhibits excellent chemical resistance without greatly impairing visible light transmittance and electrical resistivity. It is industrially extremely useful as a transparent conductive film that does not use relatively expensive indium, and can be suitably used as a transparent conductive substrate using the transparent conductive film.

図1は、透明導電膜の生成相をX線回折測定によって同定した結果を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the results of identifying the generation phase of the transparent conductive film by X-ray diffraction measurement.

以下、本発明の酸化物焼結体、ターゲット、それを用いて得られる透明導電膜、および透明導電性基材について詳細に説明する。   Hereinafter, the oxide sintered body of the present invention, the target, the transparent conductive film obtained using the target, and the transparent conductive substrate will be described in detail.

1.酸化物焼結体
本発明の酸化物焼結体は、酸化亜鉛と、マグネシウムとを含有し、かつ、マグネシウムの含有量が、Mg/(Zn+Mg)原子数比として0.02〜0.30であることを特徴とする(以下、これを第一の酸化物焼結体ともいう)。
また、本発明の酸化物焼結体は、酸化亜鉛と、マグネシウムと、ガリウムおよび/またはアルミニウムとを含有し、かつ、ガリウムおよび/またはアルミニウムの含有量が、(Ga+Al)/(Zn+Ga+Al)原子数比として0を超え0.08以下、また、マグネシウムの含有量が、Mg/(Zn+Ga+Al+Mg)原子数比として0.02〜0.30であることを特徴とする(以下、これを第二の酸化物焼結体ともいう)。
1. Oxide Sintered Body The oxide sintered body of the present invention contains zinc oxide and magnesium, and the magnesium content is 0.02 to 0.30 as the Mg / (Zn + Mg) atomic ratio. It is characterized (hereinafter also referred to as a first oxide sintered body).
The oxide sintered body of the present invention contains zinc oxide, magnesium, gallium and / or aluminum, and the content of gallium and / or aluminum is (Ga + Al) / (Zn + Ga + Al) atoms. The ratio is more than 0 and not more than 0.08, and the magnesium content is 0.02 to 0.30 as the Mg / (Zn + Ga + Al + Mg) atomic ratio (hereinafter referred to as the second oxidation). Also called a sintered product.

(1)第一の酸化物焼結体
本発明の第一の酸化物焼結体は、酸化亜鉛を主成分とし、さらにマグネシウムを特定量含有する酸化物である。マグネシウムの含有量は、Mg/(Zn+Mg)原子数比で0.02〜0.30の割合である。上記の組成範囲でマグネシウムが含まれているので、この酸化物焼結体をターゲットの原料として用いると、スパッタリング法などによって形成される酸化亜鉛を主成分とする透明導電膜の耐薬品性が向上する。
(1) First oxide sintered body The first oxide sintered body of the present invention is an oxide containing zinc oxide as a main component and further containing a specific amount of magnesium. The content of magnesium is a ratio of 0.02 to 0.30 in terms of the Mg / (Zn + Mg) atomic ratio. Since magnesium is contained in the above composition range, when this oxide sintered body is used as a target raw material, the chemical resistance of the transparent conductive film mainly composed of zinc oxide formed by sputtering or the like is improved. To do.

ここで透明導電膜の耐薬品性を、耐酸性と耐アルカリ性に分けて、マグネシウムの含有量との関係を述べる。マグネシウムの含有量がMg/(Zn+Mg)原子数比で0.02未満である場合は、得られる透明導電膜の耐酸性、耐アルカリ性がともに不十分で、0.30を超える場合には、後で詳述するように膜の結晶性が低下するため、十分な耐酸性が得られなくなる。ただし、耐アルカリ性は、マグネシウムの含有量が多くなるほど良好であり、0.30を超えた場合でも十分良好である。また、マグネシウムの含有量が0.30を超えると、膜の結晶性が低下するため、比抵抗も高くなってしまう。直流(DC)スパッタリングを可能とするためには、比抵抗が50kΩcm以下であることが必要であり、比抵抗が高くなる傾向は好ましくない。比抵抗を下げるためには、酸化物焼結体の製造時に、例えば、還元雰囲気での焼結や熱処理などを付加することが望ましい。このようなことから、特に好ましいマグネシウムの含有量は、Mg/(Zn+Mg)原子数比で0.05〜0.18の割合である。   Here, the chemical resistance of the transparent conductive film is divided into acid resistance and alkali resistance, and the relationship with the magnesium content is described. When the magnesium content is less than 0.02 in terms of the Mg / (Zn + Mg) atomic ratio, both the acid resistance and alkali resistance of the resulting transparent conductive film are insufficient. As will be described in detail below, the crystallinity of the film is lowered, so that sufficient acid resistance cannot be obtained. However, the alkali resistance is better as the magnesium content is increased, and is sufficiently good even when it exceeds 0.30. On the other hand, if the magnesium content exceeds 0.30, the crystallinity of the film decreases, and the specific resistance also increases. In order to enable direct current (DC) sputtering, the specific resistance needs to be 50 kΩcm or less, and the tendency for the specific resistance to increase is not preferable. In order to reduce the specific resistance, it is desirable to add, for example, sintering in a reducing atmosphere or heat treatment during the production of the oxide sintered body. For this reason, the particularly preferable magnesium content is a ratio of 0.05 to 0.18 in terms of the Mg / (Zn + Mg) atomic ratio.

本発明では酸化物焼結体が主に酸化亜鉛相から構成されているが、この酸化亜鉛相とは、JCPDSカード36−1451に記載された六方晶のウルツ鉱構造のものを指し、酸素欠損、亜鉛欠損の非化学量論組成のものも含まれる。添加元素であるマグネシウムは、通常、上記酸化亜鉛相の亜鉛サイトに固溶している。
本発明の酸化物焼結体においては、該酸化物焼結体中に、JCPDSカード45−0946に記載の酸化マグネシウム相が含まれていないことが好ましい。マグネシウムが酸化亜鉛相に固溶されずに、良導電体でない酸化マグネシウム相として酸化物焼結体中に含まれていると、スパッタリング時のアルゴンイオンの照射によって帯電し、絶縁破壊を起こすためアーク放電を生じ、直流(DC)スパッタリングによる安定した成膜が困難になるからである。
In the present invention, the oxide sintered body is mainly composed of a zinc oxide phase. This zinc oxide phase refers to a hexagonal wurtzite structure described in JCPDS card 36-1451, and oxygen deficiency. Also included are zinc-deficient non-stoichiometric compositions. Magnesium, which is an additive element, is usually dissolved in the zinc site of the zinc oxide phase.
In the oxide sintered body of the present invention, it is preferable that the oxide sintered body does not contain the magnesium oxide phase described in JCPDS card 45-0946. If magnesium is not dissolved in the zinc oxide phase and is contained in the oxide sintered body as a magnesium oxide phase that is not a good conductor, it will be charged by the irradiation of argon ions during sputtering, causing dielectric breakdown. This is because discharge is generated and stable film formation by direct current (DC) sputtering becomes difficult.

酸化物焼結体の密度は、特に限定されるわけではないが、スパッタリング用ターゲットとする場合は、5.0g/cm以上であることが好ましい。密度が5.0g/cmよりも低いと、直流スパッタリングが困難になることはもとより、ノジュールの生成が著しくなるなどの問題が生じる。ノジュールは、スパッタリングに伴いターゲット表面のエロージョン部に発生する微細な突起物のことをいい、該ノジュールに起因して異常放電やスプラッシュが発生し、これが原因となってスパッタリングチャンバ内に粗大な粒子(パーティクル)が浮遊し、該粒子が、成膜途中の膜に付着して品質を低下させる原因となる。一方、イオンプレーティング法で成膜する場合は、焼結体密度が高すぎると割れが起こるため、3.5〜4.5g/cmの範囲の比較的低い密度が好ましい。The density of the oxide sintered body is not particularly limited, but when the sputtering target is used, it is preferably 5.0 g / cm 3 or more. When the density is lower than 5.0 g / cm 3 , DC sputtering becomes difficult and problems such as remarkable generation of nodules occur. Nodules are fine protrusions that occur in the erosion part of the target surface as a result of sputtering. Abnormal discharge and splash occur due to the nodules, which causes coarse particles ( Particles) float, and the particles adhere to the film in the middle of the film formation and cause the quality to deteriorate. On the other hand, when the film is formed by the ion plating method, cracking occurs when the sintered body density is too high, and therefore a relatively low density in the range of 3.5 to 4.5 g / cm 3 is preferable.

本発明の酸化物焼結体は、主にマグネシウムが固溶した酸化亜鉛相で構成されていて、50kΩcm以下、好ましくは30kΩcm以下、より好ましくは10kΩcm以下の比抵抗を持っており、直流(DC)スパッタリングによる安定的な成膜が可能である。なお、マグネシウム以外に、他の添加元素(例えば、インジウム、チタン、タングステン、モリブデン、イリジウム、ルテニウム、レニウムなど)が、本発明の目的を損なわない範囲で含まれていてもよい。また、酸化物焼結体の焼結密度を向上させる目的で、例えば酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ゲルマニウム、酸化インジウム、酸化スズなどを焼結助剤として少量添加してもよい。ただし、焼結助剤が膜の諸特性に影響を与えない範囲で添加することが必要であり、酸化物組成で0.1〜0.3wt%の範囲であることが好ましい。   The oxide sintered body of the present invention is mainly composed of a zinc oxide phase in which magnesium is dissolved, and has a specific resistance of 50 kΩcm or less, preferably 30 kΩcm or less, more preferably 10 kΩcm or less. ) Stable film formation by sputtering is possible. In addition to magnesium, other additive elements (for example, indium, titanium, tungsten, molybdenum, iridium, ruthenium, rhenium, and the like) may be included as long as the object of the present invention is not impaired. Moreover, for the purpose of improving the sintered density of the oxide sintered body, for example, a small amount of titanium oxide, zirconium oxide, germanium oxide, indium oxide, tin oxide or the like may be added as a sintering aid. However, it is necessary to add the sintering aid in a range that does not affect the various characteristics of the film, and it is preferably in the range of 0.1 to 0.3 wt% in terms of oxide composition.

(2)第二の酸化物焼結体
本発明の第二の酸化物焼結体は、酸化亜鉛と、マグネシウムと、ガリウムおよび/またはアルミニウムとを含有し、かつ、ガリウムおよび/またはアルミニウムの含有量が、(Ga+Al)/(Zn+Ga+Al)原子数比として0を超え0.09以下、また、マグネシウムの含有量が、Mg/(Zn+Ga+Al+Mg)原子数比として0.02〜0.30であることを特徴とする。
(2) Second oxide sintered body The second oxide sintered body of the present invention contains zinc oxide, magnesium, gallium and / or aluminum, and contains gallium and / or aluminum. The amount is more than 0 as a (Ga + Al) / (Zn + Ga + Al) atomic ratio and not more than 0.09, and the magnesium content is 0.02 to 0.30 as an Mg / (Zn + Ga + Al + Mg) atomic ratio. Features.

上記酸化物焼結体において、導電性の向上に寄与するガリウムおよび/またはアルミニウムが、上記の組成範囲で含まれていなければならない。ガリウムおよび/またはアルミニウムの総含有量が(Ga+Al)/(Zn+Ga+Al)原子数比で0.09を超えると、本発明の酸化物焼結体を原料とするターゲットを用いて成膜される透明導電膜の結晶性が低下するため、比抵抗が高くなるとともに、耐薬品性、特に耐酸性の低下を招いてしまう。
また、酸化物焼結体中にアルミニウムとガリウムが共に含まれる場合には、アルミニウムおよびガリウムの含有量が、(Al+Ga)/(Zn+Al+Ga)原子数比で3.2〜6.5原子%、かつ、アルミニウムとガリウムの含有量が、Al/(Al+Ga)原子数比で30〜70原子%であって、酸化物焼結体に形成されるスピネル型酸化物相中のアルミニウムの含有量が、Al/(Al+Ga)原子数比で10〜90原子%であることが好ましい。これらの組成範囲を満足しない酸化物焼結体、すなわちアルミニウムまたはガリウムが過剰な酸化物焼結体を直流スパッタリングのターゲットとして用いると、アルミニウムの場合には異常放電が発生し易くなる、もしくはガリウムの場合にはパーティクルが発生し易くなるためである。特に高い直流電力を投入した場合や長時間のスパッタリングを行った場合には、それらの発生は顕著である。アルミニウムの場合に起こる異常放電の原因は、上記の酸化物焼結体に形成されるスピネル型酸化物相にあると考えられており、この相にアルミニウムとガリウムを上記組成範囲で共存させることによって解決される。ガリウムの場合に起こるパーティクルの問題も同様の手法で解決される。
また、前記のとおり、マグネシウムの含有量がMg/(Zn+Ga+Al+Mg)原子数比で0.02未満である場合は、透明導電膜は十分な耐酸性と耐アルカリ性が得られず、0.30を超えると十分な耐酸性が得られないばかりか、比抵抗も高くなってしまうので好ましくない。また、低い比抵抗、ならびに優れた耐酸性と耐アルカリ性を得るためには、ガリウムおよび/またはアルミニウムの総含有量を(Ga+Al)/(Zn+Ga+Al)原子数比で0.01〜0.08、マグネシウムの含有量をMg/(Zn+Ga+Al+Mg)原子数比で0.05〜0.18の範囲とすることがより一層好適である。
さらに、より一層の低い比抵抗、ならびに優れた耐酸性と耐アルカリ性を得るためには、ガリウムおよび/またはアルミニウムの総含有量を(Ga+Al)/(Zn+Ga+Al)原子数比で0.035〜0.08とし、かつマグネシウムの含有量をMg/(Zn+Ga+Al+Mg)原子数比で0.098〜0.18の範囲とすることが重要である。この限られた組成域が有用である理由は、透明導電膜の項で後述する。
In the oxide sintered body, gallium and / or aluminum that contributes to improvement in conductivity must be contained in the above composition range. When the total content of gallium and / or aluminum exceeds 0.09 in terms of the (Ga + Al) / (Zn + Ga + Al) atomic ratio, the transparent conductive film formed using the target made from the oxide sintered body of the present invention is used. Since the crystallinity of the film is lowered, the specific resistance is increased, and the chemical resistance, particularly the acid resistance is lowered.
When both the aluminum and gallium are contained in the oxide sintered body, the content of aluminum and gallium is 3.2 to 6.5 atomic percent in terms of (Al + Ga) / (Zn + Al + Ga) atomic ratio, and The content of aluminum and gallium is 30 to 70 atomic% in terms of Al / (Al + Ga) atomic ratio, and the content of aluminum in the spinel-type oxide phase formed in the oxide sintered body is Al // (Al + Ga) atomic ratio is preferably 10 to 90 atomic%. If an oxide sintered body that does not satisfy these composition ranges, that is, an oxide sintered body containing excess aluminum or gallium, is used as a target for direct current sputtering, abnormal discharge is likely to occur in the case of aluminum, or gallium This is because particles are likely to be generated. In particular, when high direct-current power is applied or when sputtering is performed for a long time, such generation is remarkable. The cause of abnormal discharge that occurs in the case of aluminum is considered to be in the spinel type oxide phase formed in the above oxide sintered body, and by making aluminum and gallium coexist in this phase in the above composition range. Solved. The problem of particles that occurs in the case of gallium is solved by a similar technique.
In addition, as described above, when the magnesium content is less than 0.02 in terms of the Mg / (Zn + Ga + Al + Mg) atomic ratio, the transparent conductive film cannot obtain sufficient acid resistance and alkali resistance, and exceeds 0.30. In addition, sufficient acid resistance cannot be obtained, and the specific resistance increases, which is not preferable. Further, in order to obtain a low specific resistance, and excellent acid resistance and alkali resistance, the total content of gallium and / or aluminum is 0.01 to 0.08 in terms of (Ga + Al) / (Zn + Ga + Al) atomic ratio, magnesium. It is even more preferable that the content of is in the range of 0.05 to 0.18 in terms of the Mg / (Zn + Ga + Al + Mg) atomic ratio.
Furthermore, in order to obtain a much lower specific resistance and excellent acid resistance and alkali resistance, the total content of gallium and / or aluminum is 0.035 to 0.005 in terms of (Ga + Al) / (Zn + Ga + Al) atomic ratio. It is important that the content of magnesium is set to 08 and the content of magnesium is in the range of 0.098 to 0.18 in terms of Mg / (Zn + Ga + Al + Mg) atomic ratio. The reason why this limited composition range is useful will be described later in the section of the transparent conductive film.

本発明では酸化物焼結体が主に酸化亜鉛相から構成されているが、この酸化亜鉛相とは、JCPDSカード36−1451に記載された六方晶のウルツ鉱構造のものを指し、酸素欠損、亜鉛欠損の非化学量論組成のものも含まれる。添加元素であるガリウム、アルミニウム、およびマグネシウムは、通常、上記酸化亜鉛相の亜鉛サイトに固溶している。   In the present invention, the oxide sintered body is mainly composed of a zinc oxide phase. This zinc oxide phase refers to a hexagonal wurtzite structure described in JCPDS card 36-1451, and oxygen deficiency. Also included are zinc-deficient non-stoichiometric compositions. The additive elements gallium, aluminum, and magnesium are usually dissolved in the zinc site of the zinc oxide phase.

主にガリウムおよび/またはアルミニウム、ならびにマグネシウムが上記の組成範囲で固溶した酸化亜鉛相で構成されている場合は、5kΩcm以下、より好ましくは1kΩcm以下の導電性を得ることが可能であるため、直流(DC)スパッタリングによる成膜において、より高いパワーを印加することができ、高速成膜が可能である。なお、マグネシウム以外に、他の添加元素(例えば、インジウム、チタン、タングステン、モリブデン、イリジウム、ルテニウム、レニウムなど)が、本発明の目的を損なわない範囲で含まれていてもよい。また、酸化物焼結体の焼結密度を向上させる目的で、例えば酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ゲルマニウム、酸化インジウム、酸化スズなどを焼結助剤として少量添加してもよい。ただし、焼結助剤が膜の諸特性に影響を与えない範囲で添加することが必要であり、酸化物組成で0.1〜0.3wt%の範囲であることが好ましい。   When composed mainly of gallium and / or aluminum and a zinc oxide phase in which magnesium is dissolved in the above composition range, it is possible to obtain conductivity of 5 kΩcm or less, more preferably 1 kΩcm or less. In film formation by direct current (DC) sputtering, higher power can be applied, and high-speed film formation is possible. In addition to magnesium, other additive elements (for example, indium, titanium, tungsten, molybdenum, iridium, ruthenium, rhenium, and the like) may be included as long as the object of the present invention is not impaired. Moreover, for the purpose of improving the sintered density of the oxide sintered body, for example, a small amount of titanium oxide, zirconium oxide, germanium oxide, indium oxide, tin oxide or the like may be added as a sintering aid. However, it is necessary to add the sintering aid in a range that does not affect the various characteristics of the film, and it is preferably in the range of 0.1 to 0.3 wt% in terms of oxide composition.

また、本発明の酸化物焼結体中には、JCPDSカード10−0113に記載のマグネシウムとガリウムを含む複合酸化物MgGa相、ならびにJCPDSカード21−1152に記載のマグネシウムとアルミニウムを含む複合酸化物MgAl相が、次式(A)で定義される、X線回折測定で得られる六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の(101)によるピーク強度と、立方晶の岩塩構造をとる複合酸化物MgGa相の(311)によるピーク強度とMgAl相の(311)によるピーク強度の比率が15%以下、さらには10%以下の範囲であることが好ましい。最も好ましいのは、複合酸化物MgGa相ならびに複合酸化物MgAl相が含まれないものである。
I[MgGa(311)+MgAl(311)]/I[ZnO(101)]×100 (%)… (A)
Further, the oxide sintered body of the present invention includes a composite oxide MgGa 2 O 4 phase containing magnesium and gallium described in JCPDS card 10-0113, and magnesium and aluminum described in JCPDS card 21-1152. The composite oxide MgAl 2 O 4 phase is defined by the following formula (A), the peak intensity due to (101) of the zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure obtained by X-ray diffraction measurement, and cubic crystal The ratio of the peak intensity due to (311) of the complex oxide MgGa 2 O 4 phase having a rock salt structure to the peak intensity due to (311) of the MgAl 2 O 4 phase is 15% or less, and further 10% or less. preferable. Most preferably, the composite oxide MgGa 2 O 4 phase and the composite oxide MgAl 2 O 4 phase are not included.
I [MgGa 2 O 4 (311) + MgAl 2 O 4 (311)] / I [ZnO (101)] × 100 (%) (A)

ここで、I[MgGa(311)+MgAl(311)]は、X線回折測定で得られる立方晶の岩塩構造をとる複合酸化物MgGa相の(311)ピーク強度とMgAl相の(311)ピーク強度の和を示し、I[ZnO(101)]は、X線回折測定で得られる六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の(101)ピーク強度を示している。Here, I [MgGa 2 O 4 (311) + MgAl 2 O 4 (311)] is the (311) peak intensity of the complex oxide MgGa 2 O 4 phase having a cubic rock salt structure obtained by X-ray diffraction measurement. Is the sum of (311) peak intensities of MgAl 2 O 4 phase, and I [ZnO (101)] is the (101) peak intensity of the zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure obtained by X-ray diffraction measurement Is shown.

酸化物焼結体中にマグネシウムとガリウムを含む複合酸化物MgGa相ならびにマグネシウムとアルミニウムを含む複合酸化物MgAl相が上記の強度比の範囲を超えて存在すると、膜中に立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相が生成するため、耐酸性が著しく低下する。また、マグネシウムの含有量が多い場合、特にMg/(Zn+Ga+Al+Mg)原子数比が0.10〜0.30の範囲の場合には、酸化マグネシウム相、またはマグネシウムとガリウムを含む複合酸化物MgGa相ならびにマグネシウムとアルミニウムを含む複合酸化物MgAl相が生成しやすくなるため、次項で述べるような適切な条件に設定されたプロセスで酸化物焼結体を製造する必要がある。
酸化物焼結体の密度は、特に限定されるわけではないが、前記の理由により、スパッタリング用ターゲットとする場合は、5.0g/cm以上であることが好ましい。イオンプレーティング用ターゲットとする場合は、3.5〜4.5g/cmの範囲の比較的低い密度が好ましい。
When the composite oxide MgGa 2 O 4 phase containing magnesium and gallium and the composite oxide MgAl 2 O 4 phase containing magnesium and aluminum are present in the oxide sintered body beyond the above strength ratio range, Since a zinc oxide phase having a cubic rock salt structure is formed, the acid resistance is remarkably lowered. Further, when the content of magnesium is large, especially when the Mg / (Zn + Ga + Al + Mg) atomic ratio is in the range of 0.10 to 0.30, the composite oxide MgGa 2 O containing magnesium oxide or magnesium and gallium is used. Since it becomes easy to produce four phases and a composite oxide MgAl 2 O 4 phase containing magnesium and aluminum, it is necessary to manufacture an oxide sintered body by a process set to appropriate conditions as described in the next section.
The density of the oxide sintered body is not particularly limited, but for the above reasons, it is preferably 5.0 g / cm 3 or more when used as a sputtering target. In the case of an ion plating target, a relatively low density in the range of 3.5 to 4.5 g / cm 3 is preferable.

2.酸化物焼結体の製造
本発明において酸化物焼結体は、その製造方法によって特に制限されない。例えば、原料粉末から成形体を形成する工程と、該成形体を焼結炉に入れて焼結させる工程を含む方法によることができる。本発明の酸化物焼結体中には、上記酸化マグネシウム相の生成が無いことが望ましいわけであるが、製造条件のうち、例えば、原料粉末の粒径、混合条件および焼成条件に大きく依存する。
2. Production of Oxide Sintered Body In the present invention, the oxide sintered body is not particularly limited by the production method. For example, it can be performed by a method including a step of forming a molded body from raw material powder and a step of putting the molded body in a sintering furnace and sintering it. In the oxide sintered body of the present invention, it is desirable that the magnesium oxide phase is not generated. However, among the production conditions, for example, it largely depends on the particle size of the raw material powder, the mixing conditions, and the firing conditions. .

(1)成形体の形成
原料粉末から成形体を形成する工程では、第一の酸化物焼結体であれば、原料粉末として酸化亜鉛粉末に酸化マグネシウム粉末を添加し、第二の酸化物焼結体であれば、これに、周期律表の第III族元素を含む酸化ガリウム粉末および/または酸化アルミニウム粉末を添加して混合する。周期律表の第III族元素は、高密度かつ高導電性の焼結体とするのに大きく寄与する。
(1) Formation of molded body In the step of forming a molded body from the raw material powder, if it is the first oxide sintered body, the magnesium oxide powder is added to the zinc oxide powder as the raw material powder, and the second oxide is sintered. If it is a ligation, the gallium oxide powder and / or aluminum oxide powder containing the group III element of a periodic table are added and mixed with this. The group III element in the periodic table greatly contributes to a high-density and highly conductive sintered body.

原料粉末は、平均粒径によって特に制限されないが、いずれも平均粒径が3μm以下、特に1μm以下の粉末を用いることが望ましい。例えば平均粒径1μm以下の酸化亜鉛粉末、平均粒径1μm以下の酸化マグネシウム粉末、ならびに平均粒径1μm以下の酸化ガリウム粉末および/または平均粒径1μm以下の酸化アルミニウム粉末を用いて、ボールミル混合を24時間以上行った混合粉末を用いることが、酸化物焼結体中の酸化マグネシウム相の生成を抑制するのに有効である。
特に、Mg/(Zn+Ga+Al+Mg)原子数比が0.10〜0.30の範囲である場合には、酸化マグネシウム相だけでなく、マグネシウムとガリウムを含む複合酸化物MgGa相ならびにマグネシウムとアルミニウムを含む複合酸化物MgAl相が生成しやすくなるため、原料粉末の形態にもよるが、ボールミル混合は36時間以上行うことが好ましい。平均粒径が3μmを超え、あるいは混合時間が24時間未満では、各成分が均一に混合されず、酸化亜鉛相中にガリウムおよび/またはアルミニウム、ならびにマグネシウムが上記の組成範囲で固溶しにくくなり、そのために得られる酸化物焼結体の酸化亜鉛相中に酸化マグネシウム相、またはマグネシウムとガリウムを含む複合酸化物MgGa相、ならびにマグネシウムとアルミニウムを含む複合酸化物MgAl相が存在することになり好ましくない。
The raw material powder is not particularly limited by the average particle diameter, but it is desirable to use a powder having an average particle diameter of 3 μm or less, particularly 1 μm or less. For example, ball mill mixing is performed using zinc oxide powder having an average particle diameter of 1 μm or less, magnesium oxide powder having an average particle diameter of 1 μm or less, and gallium oxide powder having an average particle diameter of 1 μm or less and / or aluminum oxide powder having an average particle diameter of 1 μm or less. Use of the mixed powder performed for 24 hours or more is effective in suppressing the formation of the magnesium oxide phase in the oxide sintered body.
In particular, when the Mg / (Zn + Ga + Al + Mg) atomic ratio is in the range of 0.10 to 0.30, not only the magnesium oxide phase but also the composite oxide MgGa 2 O 4 phase containing magnesium and gallium, and magnesium and aluminum It is preferable to perform ball mill mixing for 36 hours or more, although it depends on the form of the raw material powder because a composite oxide MgAl 2 O 4 phase containing oxygen is easily generated. When the average particle size exceeds 3 μm or the mixing time is less than 24 hours, the components are not mixed uniformly, and gallium and / or aluminum and magnesium are not easily dissolved in the above composition range in the zinc oxide phase. Therefore, a magnesium oxide phase, or a composite oxide MgGa 2 O 4 phase containing magnesium and gallium, and a composite oxide MgAl 2 O 4 phase containing magnesium and aluminum are contained in the zinc oxide phase of the oxide sintered body obtained for that purpose. It is not preferable because it exists.

一般に、酸化亜鉛系の酸化物焼結体において、安定して成膜可能なターゲット用酸化物焼結体を作る場合、酸化亜鉛に添加する元素の酸化物を原料粉末として用いることが好ましいが、酸化亜鉛粉末と添加する他元素の金属粉末とを組み合わせた原料粉末からも製造することもできる。しかし、酸化物焼結体中に添加した金属粉末(粒子)が存在していると、成膜中にターゲット表面の金属粒子が溶融してしまうので、ターゲットと膜の組成の違いが大きくなり好ましくはない。   In general, in the case of making a target oxide sintered body that can stably form a film in a zinc oxide-based oxide sintered body, it is preferable to use an oxide of an element added to zinc oxide as a raw material powder, It can also be produced from a raw material powder in which a zinc oxide powder and a metal powder of another element to be added are combined. However, if the metal powder (particles) added to the oxide sintered body is present, the metal particles on the surface of the target melt during the film formation, which increases the difference in composition between the target and the film. There is no.

原料粉末は、公知の装置を用いて混合、撹拌し、バインダー(例えば、PVA)などを添加して造粒した後、10〜100μmの範囲に整え、こうして得た顆粒を例えば1000kg/cm以上の圧力で加圧成形し、成形体とする。ついで、原料粉末を金型でプレス成形することにより粉末が圧縮され、密度の高い凝結粒子となり嵩密度が向上し、より高密度の成形体を得ることができる。1000kg/cmより低い圧力では嵩密度の向上が不十分で、満足できる密度向上効果が期待できない。The raw material powder is mixed and stirred using a known apparatus, and after adding and granulating a binder (for example, PVA) etc., the raw material powder is adjusted to a range of 10 to 100 μm, and the granules thus obtained are, for example, 1000 kg / cm 3 or more. Press molding at a pressure of Subsequently, the raw material powder is press-molded with a metal mold to compress the powder, resulting in high-concentration condensed particles, an improved bulk density, and a higher-density molded body can be obtained. At a pressure lower than 1000 kg / cm 3 , the bulk density is not sufficiently improved, and a satisfactory density improvement effect cannot be expected.

(2)成形体の焼結
成形工程に続く焼結工程は、該成形体を焼結炉に入れて焼結させる工程であり、焼成法は、簡便な常圧焼成法でもよいが、ホットプレス法でもよい。
(2) Sintering of molded body The sintering process following the molding process is a process in which the molded body is put into a sintering furnace and sintered, and the firing method may be a simple normal pressure firing method, The law may be used.

常圧焼成法の場合、例えば、焼結炉内の大気に酸素を導入する雰囲気で、1100℃〜1500℃、好ましくは1200℃〜1500℃で、10〜30時間、好ましくは15〜25時間焼結する。温度が1100℃より低い場合には、焼結の進行が不十分となり、焼結体の密度が低くなり、抵抗値が高くなる。また、得られた焼結体から製造したターゲットは、成膜速度が遅くなる、異常放電などスパッタ時に不具合が生じるので好ましくない。焼結温度まで昇温する場合には、焼結体の割れを防ぎ、脱バインダーを進行させるためには、昇温速度を0.2〜5℃/分の範囲とすることが好ましい。さらに、マグネシウムを酸化亜鉛格子中に十分固溶させて、焼結体中に酸化マグネシウム相が形成されないようにするためには、0.2℃/分以上1℃/分未満の範囲とすることがなお一層好ましい。0.2℃/分未満とした場合には、実操業に適さないばかりか、焼結体の結晶成長が著しくなるといった問題が生じる場合がある。また、必要に応じて、異なる昇温速度を組み合わせて、焼結温度まで昇温してもよい。昇温過程において、脱バインダーや焼結を進行させる目的で、特定温度で一定時間保持してもよい。焼結後、冷却する際は酸素導入を止め、1000℃までを0.2〜5℃/分、特に、0.2℃/分以上1℃/分未満の範囲の降温速度で降温することが好ましい。
以上、述べてきたような工程に従い、微細な原料粉末を用い、十分な混合を行うとともに、拡散が進行する十分な焼結温度で焼結を行えば、酸化マグネシウム粉末が残存することはなく、すなわち酸化マグネシウム相が酸化物焼結体中に存在することはない。ただし、複合酸化物等は、組成などに応じて生成する場合がある。
In the case of the normal pressure firing method, for example, in an atmosphere in which oxygen is introduced into the atmosphere in the sintering furnace, the firing is performed at 1100 ° C. to 1500 ° C., preferably 1200 ° C. to 1500 ° C., for 10 to 30 hours, preferably 15 to 25 hours. Conclude. When the temperature is lower than 1100 ° C., the progress of sintering becomes insufficient, the density of the sintered body becomes low, and the resistance value becomes high. In addition, a target manufactured from the obtained sintered body is not preferable because a film formation rate is slow and defects such as abnormal discharge occur during sputtering. When the temperature is raised to the sintering temperature, it is preferable to set the rate of temperature rise to a range of 0.2 to 5 ° C./min in order to prevent cracking of the sintered body and advance the binder removal. Further, in order to sufficiently dissolve magnesium in the zinc oxide lattice so that the magnesium oxide phase is not formed in the sintered body, the range is 0.2 ° C./min or more and less than 1 ° C./min. Is even more preferred. If it is less than 0.2 ° C./min, it may not be suitable for actual operation, and there may be a problem that crystal growth of the sintered body becomes remarkable. Moreover, you may heat up to sintering temperature combining a different temperature increase rate as needed. In the temperature raising process, the binder may be held for a certain time at a specific temperature for the purpose of progressing debinding and sintering. After sintering, when introducing oxygen, the introduction of oxygen is stopped, and the temperature can be lowered to 1000 ° C. at a rate of 0.2-5 ° C./min, particularly 0.2 ° C./min. preferable.
As described above, according to the process as described above, using a fine raw material powder, performing sufficient mixing and sintering at a sufficient sintering temperature at which diffusion proceeds, magnesium oxide powder does not remain, That is, the magnesium oxide phase does not exist in the oxide sintered body. However, the composite oxide or the like may be generated depending on the composition.

ホットプレス法は、上記の常圧焼成法と比較して、酸化物焼結体の原料粉末を還元雰囲気下で成形、焼結するため、焼結体中の酸素含有量を低減させることが可能である。酸化亜鉛系の透明導電膜は、亜鉛と酸素の親和力が極めて高いことから、焼結体中の酸素含有量が高い場合、比抵抗をはじめとした諸特性が低下する。ホットプレス法は、製造コストなどの点で常圧焼成法には及ばないが、透明導電膜に対して要求特性が高い場合は有用である。本発明において、強く結晶配向した透明導電膜を得るためには、ホットプレス法を採用して酸化物焼結体を製造することが特に有用である。   Compared with the above-mentioned normal pressure firing method, the hot press method forms and sinters the raw material powder of the oxide sintered body in a reducing atmosphere, so the oxygen content in the sintered body can be reduced. It is. Since the zinc oxide-based transparent conductive film has extremely high affinity between zinc and oxygen, when the oxygen content in the sintered body is high, various characteristics such as specific resistance are deteriorated. The hot press method does not reach the atmospheric pressure firing method in terms of production cost, but is useful when the required characteristics are high with respect to the transparent conductive film. In the present invention, it is particularly useful to produce an oxide sintered body by adopting a hot press method in order to obtain a transparent conductive film having a strong crystal orientation.

本発明のホットプレス法による酸化物焼結体の製造条件の一例を挙げる。すなわち、平均粒径1μm以下の酸化亜鉛粉末、平均粒径1μm以下の酸化マグネシウム粉末、ならびに平均粒径1μm以下の酸化ガリウム粉末および/または平均粒径1μm以下の酸化アルミニウム粉末を原料粉末とし、これらの粉末を、所定の割合になるように調合する。調合した原料を乾式ボールミル、Vブレンダーなどで均一に混合し、カーボン容器中に給粉してホットプレス 法により焼結する。焼結温度は1000〜1200℃、圧力は2.45MPa〜29.40MPa(25kgf/cm2〜300kgf/cm2)、焼結時間は1〜10時間程度とすればよい。ホットプレス中の雰囲気はArガス等の不活性ガス中または真空中が好ましい。スパッタリング用ターゲットの場合、より好ましくは、焼結温度は1050〜1150℃、圧力は9.80MPa〜29.40MPa(100kgf/cm2〜300kgf/cm2)、焼結時間は1〜3時間とすればよい。また、イオンプレーティング用ターゲットの場合、より好ましくは、焼結温度は1000〜1100℃、圧力は2.45MPa〜9.80MPa(25kgf/cm2〜100kgf/cm)、焼結時間は1〜3時間とすればよい。An example of the manufacturing conditions of the oxide sintered body by the hot press method of the present invention will be given. Specifically, zinc oxide powder having an average particle diameter of 1 μm or less, magnesium oxide powder having an average particle diameter of 1 μm or less, and gallium oxide powder having an average particle diameter of 1 μm or less and / or aluminum oxide powder having an average particle diameter of 1 μm or less are used as raw material powders. Are mixed to a predetermined ratio. The blended raw materials are uniformly mixed with a dry ball mill, a V blender, etc., then powdered into a carbon container and sintered by a hot press method. The sintering temperature may be 1000 to 1200 ° C., the pressure may be 2.45 MPa to 29.40 MPa (25 kgf / cm 2 to 300 kgf / cm 2 ), and the sintering time may be about 1 to 10 hours. The atmosphere during hot pressing is preferably in an inert gas such as Ar gas or in a vacuum. In the case of a sputtering target, more preferably, the sintering temperature is 1050 to 1150 ° C., the pressure is 9.80 MPa to 29.40 MPa (100 kgf / cm 2 to 300 kgf / cm 2 ), and the sintering time is 1 to 3 hours. That's fine. In the case of an ion plating target, more preferably, the sintering temperature is 1000 to 1100 ° C., the pressure is 2.45 MPa to 9.80 MPa (25 kgf / cm 2 to 100 kgf / cm 2 ), and the sintering time is 1 to 1. What is necessary is just 3 hours.

3.ターゲット
上記の方法で製造された酸化物焼結体は、平面研削等により加工し、所定の寸法にしてから、バッキングプレートに貼着することにより、ターゲット(単一ターゲットともいう)とすることができる。必要により数枚の焼結体を分割形状にならべて、大面積のターゲット(複合ターゲットともいう)としても良い。
3. Target The oxide sintered body produced by the above method is processed by surface grinding or the like to obtain a predetermined dimension, and then adhered to a backing plate to obtain a target (also referred to as a single target). it can. If necessary, several sintered bodies may be divided into divided shapes to form a large area target (also referred to as a composite target).

ターゲットには、スパッタリング用ターゲットとイオンプレーティング用ターゲットが含まれる。なお、イオンプレーティング法では、このような材料がタブレットと称される場合もあるが、本発明ではターゲットと総称することにする。その密度は、スパッタリング用ターゲットであれば、5.0g/cm以上であり、イオンプレーティング用ターゲットであれば、3.5〜4.5g/cmであることが好ましい。スパッタリング用ターゲットの場合、密度が5.0g/cmよりも低いと、直流スパッタリングが困難になることはもとより、ノジュールの生成が著しくなるなどの問題が生じる。
ターゲットは、酸化亜鉛を主成分とし、マグネシウムが固溶した酸化亜鉛相で主に構成されている酸化亜鉛焼結体をベースとするか、または、酸化亜鉛を主成分とし、ガリウムおよび/またはアルミニウム、ならびにマグネシウムが固溶した酸化亜鉛相で主に構成されている酸化物焼結体をベースとするものである。
The target includes a sputtering target and an ion plating target. In the ion plating method, such a material is sometimes referred to as a tablet, but in the present invention, it is collectively referred to as a target. Its density, if the sputtering target is at 5.0 g / cm 3 or more, if ion plating target, it is preferable that 3.5~4.5g / cm 3. In the case of a sputtering target, if the density is lower than 5.0 g / cm 3 , DC sputtering becomes difficult and problems such as significant generation of nodules occur.
The target is based on a zinc oxide sintered body mainly composed of zinc oxide and mainly composed of a zinc oxide phase in which magnesium is dissolved, or gallium and / or aluminum mainly composed of zinc oxide. In addition, it is based on an oxide sintered body mainly composed of a zinc oxide phase in which magnesium is dissolved.

4.透明導電膜の製造
本発明の透明導電膜は、上記の本発明のターゲットを用いて、成膜装置中で基板の上にスパッタリング法あるいはイオンプレーティング法により形成される。特に、直流(DC)スパッタリング法は、成膜時の熱影響が少なく、高速成膜が可能であるため工業的に有利であり好ましい。
4). Production of Transparent Conductive Film The transparent conductive film of the present invention is formed on a substrate by a sputtering method or an ion plating method in a film forming apparatus using the target of the present invention. In particular, the direct current (DC) sputtering method is industrially advantageous and preferable because it has less thermal influence during film formation and enables high-speed film formation.

すなわち、本発明の透明導電膜の製造においては、前記酸化物焼結体から得られたターゲットを用い、特定の基板温度、ガス圧力、投入電力などのスパッタリングあるいはイオンプレーティング条件を採用することで、基板上にマグネシウムを含有する酸化亜鉛、あるいはガリウムおよび/またはアルミニウム、ならびにマグネシウムを含有する酸化亜鉛よりなる透明導電膜を形成する方法を用いる。   That is, in the production of the transparent conductive film of the present invention, by using the target obtained from the oxide sintered body and adopting sputtering or ion plating conditions such as a specific substrate temperature, gas pressure, input power, etc. A method of forming a transparent conductive film made of zinc oxide containing magnesium or gallium and / or aluminum and zinc oxide containing magnesium on a substrate is used.

本発明により透明導電膜を形成するには、スパッタガスとしてアルゴンなどの不活性ガスを用い、直流スパッタリングを用いることが好ましい。また、スパッタリング装置内は、0.1〜1Pa、特に0.2〜0.8Paの圧力としてスパッタリングすることができる。
本発明においては、例えば、5×10−5Pa以下まで真空排気後、純Arガスを導入し、ガス圧を0.2〜0.5Paとし、直流電力100〜300Wを印加して直流プラズマを発生させ、プリスパッタを実施することができる。このプリスパッタを5〜30分間行った後、必要により基板位置を修正したうえでスパッタリングすることが好ましい。
In order to form a transparent conductive film according to the present invention, it is preferable to use an inert gas such as argon as the sputtering gas and to use direct current sputtering. Further, the inside of the sputtering apparatus can be sputtered at a pressure of 0.1 to 1 Pa, particularly 0.2 to 0.8 Pa.
In the present invention, for example, after evacuating to 5 × 10 −5 Pa or less, pure Ar gas is introduced, the gas pressure is set to 0.2 to 0.5 Pa, DC power 100 to 300 W is applied, and DC plasma is generated. And pre-sputtering can be performed. After performing this pre-sputtering for 5 to 30 minutes, it is preferable to perform sputtering after correcting the substrate position if necessary.

本発明では、基板を加熱せずに成膜できるが、基板を50〜300℃、特に80〜200℃に加熱することもできる。基板が樹脂板、樹脂フィルムなど低融点のものである場合は加熱しないで成膜することが望ましい。
上記本発明の酸化物焼結体から作製したスパッタリングターゲットを用いれば、耐薬品性、導電性に優れた透明導電膜を、直流スパッタリング法によって基板上に製造することができる。よって製造コストを大幅に削減できる。
また、上記酸化物焼結体から作製したイオンプレーティング用のターゲット(タブレットあるいはペレットとも呼ぶ。)を用いた場合にも同様の透明導電膜の形成が可能である。イオンプレーティング法では、蒸発源となるターゲットに、電子ビームやアーク放電による熱などを照射すると、照射された部分は局所的に高温になり、蒸発粒子が蒸発して基板に堆積される。このとき、蒸発粒子を電子ビームやアーク放電によってイオン化する。イオン化する方法には、様々な方法があるが、プラズマ発生装置(プラズマガン)を用いた高密度プラズマアシスト蒸着法(HDPE法)は、良質な透明導電膜の形成に適している。この方法では、プラズマガンを用いたアーク放電を利用する。該プラズマガンに内蔵されたカソードと蒸発源の坩堝(アノード)との間でアーク放電が維持される。カソードから放出される電子を磁場偏向により坩堝内に導入して、坩堝に仕込まれたターゲットの局部に集中して照射する。この電子ビームによって、局所的に高温となった部分から、蒸発粒子が蒸発して基板に堆積される。気化した蒸発粒子や反応ガスとして導入されたOガスは、このプラズマ内でイオン化ならびに活性化されるため、良質な透明導電膜を作製することができる。
In the present invention, a film can be formed without heating the substrate, but the substrate can also be heated to 50 to 300 ° C., particularly 80 to 200 ° C. When the substrate has a low melting point such as a resin plate or a resin film, it is desirable to form the film without heating.
If the sputtering target produced from the oxide sinter of the present invention is used, a transparent conductive film excellent in chemical resistance and conductivity can be produced on a substrate by a direct current sputtering method. Therefore, the manufacturing cost can be greatly reduced.
A similar transparent conductive film can also be formed when an ion plating target (also referred to as a tablet or a pellet) prepared from the oxide sintered body is used. In the ion plating method, when a target as an evaporation source is irradiated with heat from an electron beam or arc discharge, the irradiated portion becomes locally high in temperature, and evaporated particles are evaporated and deposited on the substrate. At this time, the evaporated particles are ionized by an electron beam or arc discharge. There are various ionization methods. The high-density plasma-assisted deposition method (HDPE method) using a plasma generator (plasma gun) is suitable for forming a high-quality transparent conductive film. In this method, arc discharge using a plasma gun is used. Arc discharge is maintained between the cathode built in the plasma gun and the crucible (anode) of the evaporation source. Electrons emitted from the cathode are introduced into the crucible by magnetic field deflection, and are concentrated and irradiated on the local part of the target charged in the crucible. By this electron beam, the evaporated particles are evaporated and deposited on the substrate from the portion where the temperature is locally high. Since vaporized evaporated particles and O 2 gas introduced as a reaction gas are ionized and activated in the plasma, a high-quality transparent conductive film can be produced.

5.透明導電膜
本発明の透明導電膜は、上記のターゲットを用いて、スパッタリング法あるいはイオンプレーティング法で基板上に形成される。
すなわち、前記酸化物焼結体から加工されたターゲットを用いて、スパッタリング法あるいはイオンプレーティング法で製造された透明導電膜であって、(1)酸化亜鉛を主成分とし、さらにマグネシウムを含有する透明導電膜であって、マグネシウムをMg/(Zn+Mg)原子数比で0.02〜0.30の割合で含有するか、あるいは、(2)酸化亜鉛を主成分とし、さらにマグネシウムと、ガリウムおよび/またはアルミニウムを含有する透明導電膜であって、(Ga+Al)/(Zn+Ga+Al)原子数比で0を超え0.09以下の割合で含有し、マグネシウムをMg/(Zn+Ga+Al+Mg)原子数比で0.02〜0.30の割合で含有することを特徴とする。
5. Transparent conductive film The transparent conductive film of the present invention is formed on a substrate by sputtering or ion plating using the above target.
That is, a transparent conductive film manufactured by a sputtering method or an ion plating method using a target processed from the oxide sintered body, (1) containing zinc oxide as a main component and further containing magnesium A transparent conductive film containing magnesium at a Mg / (Zn + Mg) atomic ratio of 0.02 to 0.30, or (2) containing zinc oxide as a main component, further containing magnesium, gallium and / Or a transparent conductive film containing aluminum, containing (Ga + Al) / (Zn + Ga + Al) atomic ratio in a ratio of more than 0 and 0.09 or less, and magnesium in an Mg / (Zn + Ga + Al + Mg) atomic ratio of 0.00. It contains in the ratio of 02-0.30.

これまでの酸化亜鉛系透明導電膜といえば、通常の酸及びアルカリに対して容易に溶解し、酸・アルカリに対する耐性に乏しくエッチング速度の制御が難しいため、液晶ディスプレイ用途等で不可欠なウェットエッチングによる高精細なパターニング処理が困難であるという問題を有していた。本発明は、工業的に有用な直流スパッタリング法やイオンプレーティング法による高速成膜に供することが可能な、アーク放電の生じにくいスパッタリングターゲット或いはイオンプレーティングタブレットを用いるので、電気的・光学的特性を損なうことなく酸・アルカリに対する高い薬品耐性を有する酸化亜鉛系透明導電膜を得ることができる。特に、膜の組成および結晶相を制御することによって、高い耐薬品性を示す酸化亜鉛系透明導電膜が得られる。   Conventional zinc oxide-based transparent conductive films dissolve easily in ordinary acids and alkalis, have poor resistance to acids and alkalis, and are difficult to control the etching rate. There is a problem that high-definition patterning processing is difficult. Since the present invention uses a sputtering target or an ion plating tablet which can be used for high-speed film formation by an industrially useful DC sputtering method or ion plating method and hardly generates arc discharge, the electrical and optical characteristics are used. A zinc oxide-based transparent conductive film having high chemical resistance to acids and alkalis can be obtained without impairing the properties. In particular, a zinc oxide-based transparent conductive film exhibiting high chemical resistance can be obtained by controlling the film composition and crystal phase.

本発明の透明導電膜は、上記酸化物焼結体を原料として成膜されるため、酸化物焼結体の組成が反映されていることが好ましい。すなわち、酸化亜鉛を主成分とし、さらにマグネシウムを含有する透明導電膜であって、マグネシウムをMg/(Zn+Mg)原子数比で0.02〜0.30の割合で含有するか、あるいは、酸化亜鉛を主成分とし、さらにマグネシウムと、ガリウムおよび/またはアルミニウムを含有する透明導電膜であって、(Ga+Al)/(Zn+Ga+Al)原子数比で0を超え0.09以下の割合で含有し、マグネシウムをMg/(Zn+Ga+Al+Mg)原子数比で0.02〜0.30の割合で含有することが望ましい。   Since the transparent conductive film of the present invention is formed using the oxide sintered body as a raw material, the composition of the oxide sintered body is preferably reflected. That is, a transparent conductive film containing zinc oxide as a main component and further containing magnesium, and containing magnesium in a ratio of Mg / (Zn + Mg) atomic ratio of 0.02 to 0.30, or zinc oxide Is a transparent conductive film further containing magnesium and gallium and / or aluminum, and containing (Ga + Al) / (Zn + Ga + Al) atomic ratio in a ratio of more than 0 and 0.09 or less, and magnesium. The Mg / (Zn + Ga + Al + Mg) atomic ratio is preferably 0.02 to 0.30.

この透明導電膜は、酸化亜鉛を主成分とし、上記組成範囲のマグネシウムを含有することによって、優れた耐薬品性を示す。マグネシウムの含有量がMg/(Zn+Mg)原子数比で0.02未満である場合は、透明導電膜は十分な耐酸性、耐アルカリ性を示さず、0.30を超える場合には、膜の結晶性が低下するため、十分な耐酸性が得られなくなる。ただし、耐アルカリ性は、マグネシウムの含有量が多くなるほど良好であり、0.30を超えた場合でも十分良好である。マグネシウムの含有量が0.30を超え、膜の結晶性が低下した場合には、導電性も損なわれてしまう。   This transparent conductive film has excellent chemical resistance by containing zinc oxide as a main component and containing magnesium in the above composition range. When the magnesium content is less than 0.02 in terms of the Mg / (Zn + Mg) atomic ratio, the transparent conductive film does not exhibit sufficient acid resistance and alkali resistance, and when it exceeds 0.30, the crystal of the film Therefore, sufficient acid resistance cannot be obtained. However, the alkali resistance is better as the magnesium content is increased, and is sufficiently good even when it exceeds 0.30. When the magnesium content exceeds 0.30 and the crystallinity of the film is lowered, the conductivity is also impaired.

透明導電膜は、さらに上記の組成範囲のガリウムおよび/またはアルミニウムを含有することによって、より高い導電性を示すことも可能となる。ガリウムおよび/またはアルミニウムの含有量が、(Ga+Al)/(Zn+Ga+Al)原子数比で0.09を超える場合には、膜の結晶性が低下するため、十分な耐酸性が得ることができなくなる。
さらに、この透明導電膜が優れた耐薬品性と低い比抵抗を示すためには、上記のガリウムおよび/またはアルミニウムの総含有量が(Ga+Al)/(Zn+Ga+Al)原子数比で0.01〜0.08であり、マグネシウムの含有量がMg/(Zn+Ga+Al+Mg)原子数比で0.05〜0.18であることが、より一層好ましい。
さらに、より一層の低い比抵抗、ならびに優れた耐酸性と耐アルカリ性を得るためには、透明導電膜の組成は、ガリウムおよび/またはアルミニウムの総含有量を(Ga+Al)/(Zn+Ga+Al)原子数比で0.035〜0.08とし、かつマグネシウムの含有量をMg/(Zn+Ga+Al+Mg)原子数比で0.098〜0.18の範囲であることが、なお一層好ましい。酸化亜鉛系の透明導電膜は、室温形成でも結晶膜が得られ、c面(002)に配向することが知られているが、上記組成範囲の透明導電膜は著しく強い配向を示すことが明らかとなった。一般に使用されるガリウムまたはアルミニウムを含む酸化亜鉛焼結体をターゲットとして用いて形成した透明導電膜と比較すると、c面(002)反射によるピーク強度が最大で2.5倍程度の著しく高い値を示し、その効果によって、一段と低い比抵抗と優れた耐薬品性が得られることが本発明において明らかとなった。なお、このような強い結晶配向を得るためには、マグネシウムのみを上記組成範囲としただけでは得られない。併せてガリウム量も上記組成範囲とすることが必須である。
また、上記の強い結晶配向を得るためには、膜中の酸素含有量が低いほうが好ましい。すなわち、酸化物焼結体中、すなわち成形・焼結工程でHP法を利用したターゲット中の酸素含有量の低減、ならびに可能な限り還元雰囲気とした状態での成膜が有効である。
The transparent conductive film can further exhibit higher conductivity by containing gallium and / or aluminum having the above composition range. When the content of gallium and / or aluminum exceeds 0.09 in terms of the (Ga + Al) / (Zn + Ga + Al) atomic ratio, the crystallinity of the film is lowered, so that sufficient acid resistance cannot be obtained.
Furthermore, in order for this transparent conductive film to exhibit excellent chemical resistance and low specific resistance, the total content of gallium and / or aluminum is 0.01 to 0 in terms of (Ga + Al) / (Zn + Ga + Al) atomic ratio. It is even more preferable that the magnesium content is 0.05 to 0.18 in terms of the Mg / (Zn + Ga + Al + Mg) atomic ratio.
Furthermore, in order to obtain even lower specific resistance, as well as excellent acid resistance and alkali resistance, the composition of the transparent conductive film can be obtained by changing the total content of gallium and / or aluminum to (Ga + Al) / (Zn + Ga + Al) atomic ratio. 0.035 to 0.08, and the magnesium content is more preferably in the range of 0.098 to 0.18 in terms of the Mg / (Zn + Ga + Al + Mg) atomic ratio. It is known that a zinc oxide-based transparent conductive film can be crystallized even at room temperature and is oriented on the c-plane (002). However, it is clear that the transparent conductive film having the above composition range exhibits extremely strong orientation. It became. Compared with a transparent conductive film formed using a zinc oxide sintered body containing gallium or aluminum as a target, which is generally used, the peak intensity due to c-plane (002) reflection is a remarkably high value of about 2.5 times at maximum. It was shown in the present invention that the specific resistance and excellent chemical resistance can be obtained by the effect. In order to obtain such a strong crystal orientation, it is not possible to obtain only the above composition range of magnesium. In addition, it is essential that the amount of gallium be within the above composition range.
In order to obtain the above strong crystal orientation, it is preferable that the oxygen content in the film is low. That is, it is effective to reduce the oxygen content in the oxide sintered body, that is, in the target using the HP method in the molding / sintering process, and to form a film in a reducing atmosphere as much as possible.

前記特許文献3には、膜形成法としてRFマグネトロンスパッタ法により、ZnO:Al2wt%焼結体ターゲットにMgOチップを貼ったものを用いる、いわゆるオンチップスパッタによりMgを添加したAZO膜(実施例2)が示されている。しかしながら、一般にMgOは非常に安定であることが知られており、この方法ではZnO:Al2wt%焼結体ターゲット部分が優先的にスパッタリングされてしまう。本発明者らの実験によれば、ZnO:Al2wt%焼結体ターゲットにおいて、効率的にスパッタリングされるエロージョン領域の大部分をMgOチップで覆った場合でも、ほとんどMgは添加されず、対Zn比で0.5%原子濃度程度にとどまることが明らかとなっている。MgをMgOとして存在させずに、ZnO格子中にMgを固溶させた上記本発明のターゲットを用いなければ、1%を超える量のMgが添加されたAZO膜を得ることは極めて困難である。In Patent Document 3, an AZO film in which MgO chip is attached to a ZnO: Al 2 O 3 2 wt% sintered body target by RF magnetron sputtering as a film forming method, and Mg is added by so-called on-chip sputtering. (Example 2) is shown. However, it is generally known that MgO is very stable. In this method, a ZnO: Al 2 O 3 2 wt% sintered body target portion is preferentially sputtered. According to the experiments by the present inventors, in the ZnO: Al 2 O 3 2 wt% sintered body target, even when the majority of the erosion region to be efficiently sputtered is covered with the MgO chip, almost no Mg is added. It is clear that the ratio of Zn to Zn is only about 0.5% atomic concentration. Without using Mg as MgO and without using the above-described target of the present invention in which Mg is dissolved in a ZnO lattice, it is extremely difficult to obtain an AZO film to which an amount of Mg exceeding 1% is added. .

本発明の透明導電膜は、主としてJCPDSカード36−1451に記載された六方晶のウルツ鉱構造の酸化亜鉛相から成るが、高い導電性と優れた耐酸性を得るためには、前記したように膜の結晶性が重要である。
すなわち、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のc面が基板に対して平行になるように配向していることが重要である。特に、次の式(B)で定義される、X線回折測定で得られる六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のc面(002)とa面(100)のピーク強度比が、50%以上が好ましく、より好ましくは70%以上、さらに好ましくは90%以上がよい。
I[ZnO(002)]/(I[ZnO(002)]+I[ZnO(100)])×100 (%) …(B)
The transparent conductive film of the present invention is composed mainly of a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure described in JCPDS card 36-1451. In order to obtain high conductivity and excellent acid resistance, as described above. The crystallinity of the film is important.
That is, it is important that the c-plane of the zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure is oriented parallel to the substrate. In particular, the peak intensity ratio between the c-plane (002) and a-plane (100) of the zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure obtained by X-ray diffraction measurement defined by the following formula (B) is 50 % Or more is preferable, 70% or more is more preferable, and 90% or more is more preferable.
I [ZnO (002)] / (I [ZnO (002)] + I [ZnO (100)]) × 100 (%) (B)

ここで、I[ZnO(002)]は、X線回折測定で得られる六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の(002)ピーク強度であり、また、I[ZnO(100)]は、X線回折測定で得られる六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の(100)ピーク強度を示している。ピーク強度の比が50%未満の場合、導電性が損なわれるとともに、十分な耐酸性を得ることができない。   Here, I [ZnO (002)] is the (002) peak intensity of the zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure obtained by X-ray diffraction measurement, and I [ZnO (100)] is The (100) peak intensity of a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure obtained by X-ray diffraction measurement is shown. When the ratio of peak intensities is less than 50%, conductivity is impaired and sufficient acid resistance cannot be obtained.

また、マグネシウムをMg/(Zn+Ga+Al+Mg)原子数比で0.30より過剰に含んだ場合、もしくは原料である酸化物焼結体に酸化マグネシウム相やマグネシウムとガリウムを含む複合酸化物MgGa相、ならびにマグネシウムとアルミニウムを含む複合酸化物MgAl相が含まれる場合、立方晶の岩塩構造をとる酸化マグネシウムもしくはマグネシウムとガリウムを含む複合酸化物MgGa相、ならびにマグネシウムとアルミニウムを含む複合酸化物MgAl相の寄与が大きくなり、透明導電膜には、立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相が形成されるようになってしまう。立方晶構造の酸化亜鉛相は、透明導電膜の高比抵抗化を招くだけでなく、耐酸性を低下させるため、膜中に含まれていないことが好ましい。たとえ式(B)のX線回折強度比が50%以上であっても、立方晶構造の酸化亜鉛相が含まれる場合には、十分な耐酸性を得ることができない。Further, when magnesium is included in excess of 0.30 in terms of the Mg / (Zn + Ga + Al + Mg) atomic ratio, or the oxide sintered body as a raw material includes a magnesium oxide phase or a composite oxide MgGa 2 O 4 phase containing magnesium and gallium. And a composite oxide MgAl 2 O 4 phase containing magnesium and aluminum, magnesium oxide having a cubic rock salt structure or a composite oxide MgGa 2 O 4 phase containing magnesium and gallium, and magnesium and aluminum The contribution of the composite oxide MgAl 2 O 4 phase is increased, and a zinc oxide phase having a cubic rock salt structure is formed in the transparent conductive film. It is preferable that the zinc oxide phase having a cubic crystal structure is not contained in the film because it not only increases the specific resistance of the transparent conductive film but also decreases the acid resistance. Even if the X-ray diffraction intensity ratio of the formula (B) is 50% or more, sufficient acid resistance cannot be obtained when a zinc oxide phase having a cubic structure is included.

本発明の透明導電膜は、液晶ディスプレイなどの配線材料として用いられるが、そのためにはフォトレジストを用いたウェットエッチングでパターニングできることが重要である。すなわち、ウェットエッチングによるパターニングを可能とするためには、弱酸の有機酸(関東化学製ITO−06N)に対して30〜100nm/minの範囲の適度なエッチングレートを示すこと、および、弱アルカリに対してエッチングされないことが必要である。
また、帯電防止用途などの機能性の透明導電膜として用いる場合には、最低限の耐候性が重要である。すなわち、弱酸については上記と同程度であって、かつ弱アルカリ(5%KOH)に対して20nm/min以下のエッチングレートを示すことが必要である。
本発明の透明導電膜は、前記したように、酸化亜鉛にマグネシウムを添加するか、さらにガリウムおよび/またはアルミニウムを適正な組成範囲で添加した酸化物焼結体を加工したターゲットを用い、膜の構造と結晶性を適切に制御することによって製造されるので、優れた耐酸性と耐アルカリ性を有している。したがって、上記のエッチング特性を十分満足することが可能である。
The transparent conductive film of the present invention is used as a wiring material for a liquid crystal display or the like. For that purpose, it is important that patterning can be performed by wet etching using a photoresist. That is, in order to enable patterning by wet etching, a moderate etching rate in the range of 30 to 100 nm / min with respect to a weak acid organic acid (ITO-06N manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) and a weak alkali On the other hand, it must be not etched.
Moreover, when using as a functional transparent conductive film, such as an antistatic use, minimum weather resistance is important. That is, it is necessary for a weak acid to have the same degree as described above and to exhibit an etching rate of 20 nm / min or less with respect to a weak alkali (5% KOH).
As described above, the transparent conductive film of the present invention uses a target obtained by processing an oxide sintered body in which magnesium is added to zinc oxide or gallium and / or aluminum is added in an appropriate composition range. Since it is produced by appropriately controlling the structure and crystallinity, it has excellent acid resistance and alkali resistance. Therefore, it is possible to sufficiently satisfy the above etching characteristics.

本発明において透明導電膜の膜厚は、用途によって異なるので特に規定できないが、20〜500nm、好ましくは100〜300nmである。20nm未満であると十分な比抵抗が確保できず、一方、500nmを超えると膜の着色の問題が生じてしまうので好ましくない。
また、透明導電膜の可視域(400〜800nm)での平均透過率は80%以上、好ましくは85%以上、さらに好ましくは90%以上である。平均透過率が80%未満であると有機EL素子などへの適用が困難となる。
In this invention, since the film thickness of a transparent conductive film changes with uses, it cannot specify in particular, However, It is 20-500 nm, Preferably it is 100-300 nm. If the thickness is less than 20 nm, a sufficient specific resistance cannot be ensured. On the other hand, if it exceeds 500 nm, a problem of coloring of the film occurs, which is not preferable.
Moreover, the average transmittance | permeability in the visible region (400-800 nm) of a transparent conductive film is 80% or more, Preferably it is 85% or more, More preferably, it is 90% or more. When the average transmittance is less than 80%, application to an organic EL device or the like becomes difficult.

6.透明導電性基材
本発明において、上記の透明導電性薄膜は、通常、ガラス板、石英板、樹脂板または樹脂フィルムから選択されるいずれかの基材(基板)上に成膜され透明導電性基材となる。
6). Transparent conductive substrate In the present invention, the above-mentioned transparent conductive thin film is usually formed on a substrate (substrate) selected from a glass plate, a quartz plate, a resin plate or a resin film, and has a transparent conductive property. It becomes a base material.

この透明導電性基材は、前記の透明導電膜をLCD、PDP、或いはEL素子などの表示パネルの陽極及び/または陰極として機能させるものである。基材としては、光透過性の支持体を兼ねることから、一定の強度と透明性を有する必要がある。
樹脂板もしくは樹脂フィルムを構成する材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルスルフォン(PES)、ポリアリレート(PAR)、ポリカーボネート(PC)などが挙げられ、これらの表面にアクリル樹脂が被覆された構造の樹脂板もしくは樹脂フィルムでもよい。
基材の厚さは、特に限定されるわけではないが、ガラス板や石英板であれば、0.5〜10mm、好ましくは1〜5mmであり、樹脂板または樹脂フィルムの場合は、0.1〜5mm、好ましくは1〜3mmとされる。この範囲よりも薄いと強度が弱く取り扱いも難しい。一方、この範囲よりも厚いと透明性が悪いだけでなく重量が大きくなり好ましくない。
This transparent conductive substrate allows the transparent conductive film to function as an anode and / or a cathode of a display panel such as an LCD, PDP, or EL element. Since the substrate also serves as a light-transmitting support, it needs to have a certain strength and transparency.
Examples of the material constituting the resin plate or resin film include polyethylene terephthalate (PET), polyethersulfone (PES), polyarylate (PAR), polycarbonate (PC), etc., and these surfaces are coated with acrylic resin. It may be a resin plate or a resin film having a structured structure.
The thickness of the substrate is not particularly limited, but is 0.5 to 10 mm, preferably 1 to 5 mm for a glass plate or a quartz plate, and is 0. 5 mm for a resin plate or a resin film. 1 to 5 mm, preferably 1 to 3 mm. If it is thinner than this range, the strength is weak and handling is difficult. On the other hand, if it is thicker than this range, not only the transparency is poor, but also the weight is unfavorable.

上記基材には、単層または多層からなる絶縁層、半導体層、ガスバリア層又は保護層のいずれかを形成することができる。絶縁層としては、酸化珪素(Si−O)膜または窒化酸化珪素(Si−O−N)膜などがあり、半導体層としては、薄膜トランジスター(TFT)などがあり主にガラス基板に形成され、ガスバリア層は、水蒸気バリア膜などとして、酸化珪素(Si−O)膜、窒化酸化珪素(Si−O−N)膜、アルミニウム酸マグネシウム(Al−Mg−O)膜、または酸化スズ系(例えば、Sn−Si−O)膜などが樹脂板もしくは樹脂フィルムに形成される。保護層は、基材の表面を傷や衝撃から守るためのものであり、Si系、Ti系、アクリル樹脂系など各種コーテングが使用される。なお、基材に形成しうる層はこれらに限定されず、導電性を有する薄い金属膜などを施すこともできる。   Any of an insulating layer, a semiconductor layer, a gas barrier layer, or a protective layer composed of a single layer or multiple layers can be formed on the substrate. The insulating layer includes a silicon oxide (Si—O) film or a silicon nitride oxide (Si—O—N) film, and the semiconductor layer includes a thin film transistor (TFT), which is mainly formed on a glass substrate. The gas barrier layer is a water vapor barrier film such as a silicon oxide (Si—O) film, a silicon nitride oxide (Si—O—N) film, a magnesium aluminum oxide (Al—Mg—O) film, or a tin oxide-based (for example, (Sn—Si—O) film or the like is formed on the resin plate or resin film. The protective layer is for protecting the surface of the substrate from scratches and impacts, and various coatings such as Si-based, Ti-based, and acrylic resin-based are used. Note that the layer that can be formed over the substrate is not limited thereto, and a thin metal film having conductivity can be applied.

本発明によって得られる透明導電性基材は、比抵抗、光透過率、表面平坦性などの面で優れた特性をもつ透明導電膜が成膜されているため、各種の表示パネルの構成部品として極めて有用である。また、上記透明導電性基材を備えた電子回路実装部品としては、有機EL素子の他にレーザー部品などを挙げることができる。   The transparent conductive substrate obtained by the present invention has a transparent conductive film having excellent properties such as specific resistance, light transmittance, and surface flatness, so that it can be used as a component of various display panels. Very useful. Moreover, as an electronic circuit mounting component provided with the said transparent conductive base material, a laser component etc. other than an organic EL element can be mentioned.

以下に、本発明の実施例を用いて、さらに詳細に説明するが、本発明は、これら実施例によって限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail using examples, but the present invention is not limited to these examples.

(酸化物焼結体の評価)
得られた酸化物焼結体の比抵抗測定を、研磨面に対し、四探針法で行った。また、得られた酸化物焼結体の端材を粉砕し、粉末X線回折測定を実施し、生成相の同定を行った。
(Evaluation of sintered oxide)
The specific resistance of the obtained oxide sintered body was measured on the polished surface by a four-probe method. Moreover, the end material of the obtained oxide sintered body was pulverized, powder X-ray diffraction measurement was performed, and the generated phase was identified.

(透明導電膜の基本特性評価)
得られた透明導電膜の膜厚を表面粗さ計(テンコール社製)で測定した。膜の比抵抗は、四探針法によって測定した表面抵抗と膜厚の積から算出した。膜の光学特性は、分光光度計(日立製作所社製)で測定した。膜の生成相は、X線回折測定(PANalytical社製)によって同定した。なお、立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相の生成は、X線回折を用いた逆格子空間マッピング測定によって判定した。
(Basic characteristic evaluation of transparent conductive film)
The film thickness of the obtained transparent conductive film was measured with a surface roughness meter (manufactured by Tencor). The specific resistance of the film was calculated from the product of the surface resistance and the film thickness measured by the four probe method. The optical properties of the film were measured with a spectrophotometer (manufactured by Hitachi, Ltd.). The formation phase of the film was identified by X-ray diffraction measurement (manufactured by PANalytical). In addition, the production | generation of the zinc oxide phase which takes a cubic rock salt structure was determined by the reciprocal lattice space mapping measurement using X-ray diffraction.

(透明導電膜の耐薬品性評価)
膜厚約200nmの透明導電膜を成膜し、耐薬品性を以下の手順で調べた。耐酸性については、30℃に設定したITO用有機酸エッチング液ITO−06N(関東化学製)に20秒間浸漬し、浸漬前後の膜厚差から求めた1分間当たりのエッチング速度によって判定した。耐アルカリ性についても同様に、5%のKOH水溶液に1分間浸漬し、求めた1分間当たりのエッチング速度によって判定した。
(Evaluation of chemical resistance of transparent conductive film)
A transparent conductive film having a thickness of about 200 nm was formed, and the chemical resistance was examined by the following procedure. About acid resistance, it immersed in the organic acid etching liquid ITO-06N (product made from Kanto Chemical) for ITO set to 30 degreeC for 20 second, and determined by the etching rate per minute calculated | required from the film thickness difference before and behind immersion. Similarly, the alkali resistance was determined by immersing in a 5% KOH aqueous solution for 1 minute and determining the etching rate per minute.

(実施例1)
酸化亜鉛を主成分としマグネシウムを含む酸化物焼結体を次のようにして作製した。それぞれ平均粒径が3μm以下の酸化亜鉛粉末と平均粒径が1μm以下の酸化マグネシウム粉末を出発原料として用い、酸化マグネシウムは、マグネシウムとしての含有量がMg/(Zn+Mg)原子数比で0.10となるように配合した。原料粉末を水とともに樹脂製ポットに入れ、湿式ボールミルで混合した。この際、硬質ZrOボールを用い、混合時間を36時間とした。混合後、スラリーを取り出し、濾過、乾燥、造粒した。該造粒物を、冷間静水圧プレスで3ton/cmの圧力をかけて成形した。
次に、成形体を次のように焼結した。焼結炉内の雰囲気を大気として、昇温速度0.5℃/分にて1000℃まで昇温した。1000℃に到達後、炉内容積0.1m当たり5リットル/分の割合で、焼結炉内の大気に酸素を導入し、1000℃のまま3時間保持した。続いて、再び昇温速度0.5℃/分にて焼結温度1400℃まで昇温し、到達後、15時間保持して焼結した。焼結後の冷却の際は酸素導入を止め、1000℃までを0.5℃/分で降温し、酸化亜鉛およびマグネシウムからなる酸化物焼結体を作製した。得られた酸化物焼結体の組成を分析したところ、ほぼ配合組成と同じであることを確認した。酸化物焼結体の比抵抗値を測定したところ、比抵抗が50kΩcm以下であることが確認された。また密度は5.5g/cmであった。
X線回折測定による酸化物焼結体の相同定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみが確認され、立方晶の岩塩構造をとる酸化マグネシウム相による回折ピークは確認されなかった。酸化物焼結体中には、ガリウムおよびアルミニウムが含まれないため、マグネシウムとガリウムを含む複合酸化物MgGa相、ならびにマグネシウムとアルミニウムを含む複合酸化物MgAl相による回折ピークは存在しなった。すなわち、前記式(A)で定義される、ピークの強度比は0%であった。
このような酸化物焼結体を、無酸素銅製のバッキングプレートに金属インジウムを用いてボンディングして、スパッタリングターゲットとした。直径152mm、厚み5mmの大きさに加工し、スパッタリング面をカップ砥石で最大高さRzが3.0μm以下となるように磨いた。
これをスパッタリングターゲットとし、直流スパッタリングによる成膜を行った。アーキング抑制機能のない直流電源を装備した直流マグネトロンスパッタリング装置(アネルバ製)の非磁性体ターゲット用カソードに、スパッタリングターゲットを取り付けた。基板には、無アルカリのガラス基板(コーニング♯7059)を用い、ターゲット−基板間距離を46mmに固定した。7×10−5Pa以下まで真空排気後、純Arガスを導入し、ガス圧を0.2Paとし、直流電力300Wを印加して直流プラズマを発生させ、プリスパッタを実施した。十分なプリスパッタ後、スパッタリングターゲットの直上、すなわち静止対向位置に基板を配置し、加熱せずにスパッタリングを実施して、透明導電膜を形成した。
アーク放電は起こらず、安定した成膜が可能であった。得られた透明導電膜の組成は、ターゲットとほぼ同じであることが確認された。膜の生成相をX線回折測定によって同定したところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみによって構成されており、立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相の存在は確認されなかった。この六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の回折ピークは、c面(002)反射によるもののみが観察され、前記式(B)で定義される、前記酸化亜鉛相のa面(100)に対するc面(002)のピーク強度比は100%であった。膜の比抵抗を測定したところ、2.7×10−3Ωcmであった。
次に、得られた透明導電膜をITO−06Nに浸漬した場合のエッチングレートを測定したところ、70nm/minであり、適度な酸に対するエッチングレートを示した。5%KOHに対しては全くエッチングされず、十分な耐アルカリ性が得られた。結果を表1に示す。
(Example 1)
An oxide sintered body containing zinc oxide as a main component and containing magnesium was produced as follows. A zinc oxide powder having an average particle diameter of 3 μm or less and a magnesium oxide powder having an average particle diameter of 1 μm or less are used as starting materials, respectively, and the magnesium oxide content is 0.10 in terms of Mg / (Zn + Mg) atomic ratio. It mix | blended so that. The raw material powder was put into a resin pot together with water and mixed by a wet ball mill. At this time, hard ZrO 2 balls were used, and the mixing time was set to 36 hours. After mixing, the slurry was taken out, filtered, dried and granulated. The granulated product was molded by applying a pressure of 3 ton / cm 2 with a cold isostatic press.
Next, the compact was sintered as follows. The temperature in the sintering furnace was raised to 1000 ° C. at a rate of temperature rise of 0.5 ° C./min with the atmosphere as air. After reaching 1000 ° C., oxygen was introduced into the atmosphere in the sintering furnace at a rate of 5 liters / minute per 0.1 m 3 of the furnace volume, and kept at 1000 ° C. for 3 hours. Subsequently, the temperature was raised again to a sintering temperature of 1400 ° C. at a temperature rising rate of 0.5 ° C./min. When cooling after sintering, the introduction of oxygen was stopped, and the temperature was lowered to 1000 ° C. at 0.5 ° C./min to produce an oxide sintered body made of zinc oxide and magnesium. When the composition of the obtained oxide sintered body was analyzed, it was confirmed that it was almost the same as the blend composition. When the specific resistance value of the oxide sintered body was measured, it was confirmed that the specific resistance was 50 kΩcm or less. The density was 5.5 g / cm 3 .
As a result of phase identification of the oxide sintered body by X-ray diffraction measurement, only a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure was confirmed, and a diffraction peak due to a magnesium oxide phase having a cubic rock salt structure was confirmed. There wasn't. Since the oxide sintered body does not contain gallium and aluminum, the diffraction peaks of the composite oxide MgGa 2 O 4 phase containing magnesium and gallium and the composite oxide MgAl 2 O 4 phase containing magnesium and aluminum are No longer exists. That is, the peak intensity ratio defined by the formula (A) was 0%.
Such an oxide sintered body was bonded to a backing plate made of oxygen-free copper using metallic indium to obtain a sputtering target. The diameter was 152 mm and the thickness was 5 mm, and the sputtering surface was polished with a cup grindstone so that the maximum height Rz was 3.0 μm or less.
Using this as a sputtering target, film formation by direct current sputtering was performed. A sputtering target was attached to a cathode for a non-magnetic material target of a DC magnetron sputtering apparatus (manufactured by Anelva) equipped with a DC power supply having no arcing suppression function. As the substrate, an alkali-free glass substrate (Corning # 7059) was used, and the target-substrate distance was fixed at 46 mm. After evacuating to 7 × 10 −5 Pa or less, pure Ar gas was introduced, the gas pressure was set to 0.2 Pa, DC power 300 W was applied to generate DC plasma, and pre-sputtering was performed. After sufficient pre-sputtering, a transparent conductive film was formed by placing a substrate directly above the sputtering target, that is, at a stationary facing position, and performing sputtering without heating.
Arc discharge did not occur and stable film formation was possible. It was confirmed that the composition of the obtained transparent conductive film was almost the same as that of the target. When the formation phase of the film was identified by X-ray diffraction measurement, it was composed only of a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, and the presence of a zinc oxide phase having a cubic rock salt structure was not confirmed. The diffraction peak of the zinc oxide phase having the hexagonal wurtzite structure is only observed due to c-plane (002) reflection, and is defined by the formula (B). The a-plane (100) of the zinc oxide phase The c-plane (002) peak intensity ratio with respect to was 100%. When the specific resistance of the film was measured, it was 2.7 × 10 −3 Ωcm.
Next, when the etching rate at the time of immersing the obtained transparent conductive film in ITO-06N was measured, it was 70 nm / min and showed the etching rate with respect to a moderate acid. Etching was not performed at all with respect to 5% KOH, and sufficient alkali resistance was obtained. The results are shown in Table 1.

(比較例1)
従来のガリウムをドープした酸化亜鉛の酸化物焼結体を作製した。出発原料として酸化亜鉛粉末と酸化ガリウム粉末を用い、ガリウムとしての含有量がGa/(Zn+Ga)原子数比で0.05となるように配合した。
得られた酸化物焼結体の比抵抗値を測定したところ、1kΩcm以下であることが確認された。また密度は5.7g/cmであった。X線回折測定による酸化物焼結体の相同定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみが確認された。
酸化物焼結体をボンディングしてスパッタリングターゲットとし、直流スパッタリングによる成膜を行った。アーク放電は起こらず、安定した成膜が可能であった。
得られた透明導電膜の生成相をX線回折測定によって同定した結果を図1に示す。六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみによって構成されており、立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相の存在は確認されなかった。この六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の回折ピークは、c面(002)による反射のみが観察され、前記式(B)で定義される、前記酸化亜鉛相のa面(100)に対するc面(002)のピーク強度比は100%であった。また、膜の比抵抗を測定したところ、8.3×10−4Ωcmであった。
次に、得られた透明導電膜をITO−06Nに浸漬した場合のエッチングレートを測定したところ、560nm/minであった。適度とされるエッチングレートに比べてかなり高い値を示し、耐酸性が低いことが明らかとなった。5%KOHに浸漬したところ、エッチングレートは180nm/minとなり、耐アルカリ性も低いことが明らかとなった。結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
A conventional zinc oxide oxide sintered body doped with gallium was prepared. Zinc oxide powder and gallium oxide powder were used as starting materials, and were mixed so that the content as gallium was 0.05 in terms of Ga / (Zn + Ga) atomic ratio.
When the specific resistance value of the obtained oxide sintered body was measured, it was confirmed that it was 1 kΩcm or less. The density was 5.7 g / cm 3 . When the phase of the oxide sintered body was identified by X-ray diffraction measurement, only a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure was confirmed.
The oxide sintered body was bonded to form a sputtering target, and film formation was performed by direct current sputtering. Arc discharge did not occur and stable film formation was possible.
The result of having identified the production | generation phase of the obtained transparent conductive film by X-ray diffraction measurement is shown in FIG. It was composed only of a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, and the presence of a zinc oxide phase having a cubic rock salt structure was not confirmed. As for the diffraction peak of the zinc oxide phase having the hexagonal wurtzite structure, only reflection by the c-plane (002) is observed, and the zinc oxide phase is defined by the formula (B) and is defined with respect to the a-plane (100). The peak intensity ratio of the c-plane (002) was 100%. Moreover, when the specific resistance of the film was measured, it was 8.3 × 10 −4 Ωcm.
Next, when the etching rate when the obtained transparent conductive film was immersed in ITO-06N was measured, it was 560 nm / min. It was revealed that the etching rate was considerably higher than the appropriate etching rate, and the acid resistance was low. When immersed in 5% KOH, the etching rate was 180 nm / min, and it was revealed that the alkali resistance was low. The results are shown in Table 1.

(実施例2)
ガリウムとマグネシウムを含む酸化亜鉛を主成分とする酸化物焼結体を作製した。出発原料として平均粒径が1μm以下の酸化亜鉛粉末、平均粒径が1μm以下の酸化ガリウム粉末、および平均粒径が1μm以下の酸化マグネシウム粉末を用い、酸化ガリウムは、ガリウムとしての含有量がGa/(Zn+Ga)原子数比で0.005となるように、酸化マグネシウムは、マグネシウムとしての含有量がMg/(Zn+Ga+Mg)原子数比で0.02となるように配合した。
実施例1と同様にして焼結し、得られた酸化物焼結体の組成を分析したところ、ほぼ配合組成と同じであることを確認した。酸化物焼結体の比抵抗値を測定したところ、比抵抗が5kΩcm以下であることが確認された。また密度は5.7g/cmであった。X線回折測定による酸化物焼結体の相同定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみが確認され、立方晶の岩塩構造をとる酸化マグネシウム相またはマグネシウムとガリウムを含む複合酸化物MgGa相による回折ピークは確認されなかった。すなわち、前出の式(A)で定義される、酸化亜鉛相(101)のピーク強度に対する複合酸化物MgGa相の(311)ピーク強度比は0%であった。
このような酸化物焼結体をボンディングしてスパッタリングターゲットとし、直流スパッタリングによる成膜を行った。アーク放電は起こらず、安定した成膜が可能であった。得られた透明導電膜の組成は、ターゲットとほぼ同じであることが確認された。膜の生成相をX線回折測定によって同定したところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみによって構成されており、立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相の存在は確認されなかった。この六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の回折ピークは、c面(002)反射によるもののみが観察され、前出の式(B)で定義される、前記酸化亜鉛相のa面(100)に対するc面(002)のピーク強度比は100%であった。膜の比抵抗を測定したところ、2.0×10−3Ωcmであった。
次に、得られた透明導電膜をITO−06Nに浸漬した場合のエッチングレートを測定したところ、90nm/minであり、適度な酸に対するエッチングレートを示した。5%KOHに浸漬した場合は20nm/minであり十分な耐アルカリ性が得られた。結果を表1に示す。
(Example 2)
An oxide sintered body mainly composed of zinc oxide containing gallium and magnesium was produced. As starting materials, zinc oxide powder having an average particle diameter of 1 μm or less, gallium oxide powder having an average particle diameter of 1 μm or less, and magnesium oxide powder having an average particle diameter of 1 μm or less are used. Magnesium oxide was blended so that the content as magnesium was 0.02 in terms of Mg / (Zn + Ga + Mg) atomic ratio so that the / (Zn + Ga) atomic ratio was 0.005.
Sintering was carried out in the same manner as in Example 1, and the composition of the obtained oxide sintered body was analyzed. As a result, it was confirmed that it was almost the same as the blending composition. When the specific resistance value of the oxide sintered body was measured, it was confirmed that the specific resistance was 5 kΩcm or less. The density was 5.7 g / cm 3 . Phase identification of oxide sinter by X-ray diffraction measurement confirmed only zinc oxide phase with hexagonal wurtzite structure, containing magnesium oxide phase with cubic rock salt structure or containing magnesium and gallium A diffraction peak due to the composite oxide MgGa 2 O 4 phase was not confirmed. That is, the (311) peak intensity ratio of the composite oxide MgGa 2 O 4 phase to the peak intensity of the zinc oxide phase (101) defined by the above formula (A) was 0%.
Such oxide sintered bodies were bonded to form a sputtering target, and a film was formed by direct current sputtering. Arc discharge did not occur and stable film formation was possible. It was confirmed that the composition of the obtained transparent conductive film was almost the same as that of the target. When the formation phase of the film was identified by X-ray diffraction measurement, it was composed only of a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, and the presence of a zinc oxide phase having a cubic rock salt structure was not confirmed. As for the diffraction peak of the zinc oxide phase having the hexagonal wurtzite structure, only the c-plane (002) reflection is observed, and the a-plane of the zinc oxide phase defined by the above formula (B) ( The peak intensity ratio of c-plane (002) to 100) was 100%. When the specific resistance of the film was measured, it was 2.0 × 10 −3 Ωcm.
Next, when the etching rate at the time of immersing the obtained transparent conductive film in ITO-06N was measured, it was 90 nm / min and showed an etching rate with respect to an appropriate acid. When immersed in 5% KOH, it was 20 nm / min, and sufficient alkali resistance was obtained. The results are shown in Table 1.

(実施例3)
Ga/(Zn+Ga)原子数比を0.08に変更した以外は、実施例2と同様の作製方法で、ガリウムとマグネシウムを含む酸化亜鉛を主成分とし、MgをMg/(Zn+Ga+Mg)原子数比として0.02含有する酸化物焼結体を作製した。
得られた酸化物焼結体の組成を分析したところ、ほぼ配合組成と同じであることを確認した。酸化物焼結体の比抵抗値を測定したところ、比抵抗が5kΩcm以下であることが確認された。また密度は5.7g/cmであった。X線回折測定による酸化物焼結体の相同定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみが確認され、立方晶の岩塩構造をとる酸化マグネシウム相、またはマグネシウムとガリウムを含む複合酸化物MgGa相による回折ピークは確認されなかった。すなわち、前出の式(A)で定義される、酸化亜鉛相(101)のピーク強度に対する複合酸化物MgGa相の(311)ピーク強度比は0%であった。
このような酸化物焼結体をボンディングしてスパッタリングターゲットとし、直流スパッタリングによる成膜を行った。アーク放電は起こらず、安定した成膜が可能であった。得られた透明導電膜の組成は、ターゲットとほぼ同じであることが確認された。膜の生成相をX線回折測定によって同定したところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみによって構成されており、立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相の存在は確認されなかった。この六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の回折ピークは、c面(002)反射によるもののみが観察され、前出の式(B)で定義される、前記酸化亜鉛相のa面(100)に対するc面(002)のピーク強度比は100%であった。膜の比抵抗を測定したところ、1.9×10−3Ωcmであった。
次に、得られた透明導電膜をITO−06Nに浸漬した場合のエッチングレートを測定したところ、90nm/minであり、適度な酸に対するエッチングレートを示した。5%KOHに浸漬した場合は20nm/minであり十分な耐アルカリ性が得られた。結果を表1に示す。
(Example 3)
Except that the Ga / (Zn + Ga) atomic number ratio was changed to 0.08, the production method was the same as in Example 2, and the main component was zinc oxide containing gallium and magnesium, and Mg was Mg / (Zn + Ga + Mg) atomic ratio. As a result, an oxide sintered body containing 0.02 was prepared.
When the composition of the obtained oxide sintered body was analyzed, it was confirmed that it was almost the same as the blend composition. When the specific resistance value of the oxide sintered body was measured, it was confirmed that the specific resistance was 5 kΩcm or less. The density was 5.7 g / cm 3 . As a result of phase identification of the oxide sintered body by X-ray diffraction measurement, only a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure was confirmed, and a magnesium oxide phase having a cubic rock salt structure, or magnesium and gallium were observed. A diffraction peak due to the composite oxide MgGa 2 O 4 phase contained was not confirmed. That is, the (311) peak intensity ratio of the composite oxide MgGa 2 O 4 phase to the peak intensity of the zinc oxide phase (101) defined by the above formula (A) was 0%.
Such oxide sintered bodies were bonded to form a sputtering target, and a film was formed by direct current sputtering. Arc discharge did not occur and stable film formation was possible. It was confirmed that the composition of the obtained transparent conductive film was almost the same as that of the target. When the formation phase of the film was identified by X-ray diffraction measurement, it was composed only of a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, and the presence of a zinc oxide phase having a cubic rock salt structure was not confirmed. As for the diffraction peak of the zinc oxide phase having the hexagonal wurtzite structure, only the c-plane (002) reflection is observed, and the a-plane of the zinc oxide phase defined by the above formula (B) ( The peak intensity ratio of c-plane (002) to 100) was 100%. When the specific resistance of the film was measured, it was 1.9 × 10 −3 Ωcm.
Next, when the etching rate at the time of immersing the obtained transparent conductive film in ITO-06N was measured, it was 90 nm / min and showed an etching rate with respect to an appropriate acid. When immersed in 5% KOH, it was 20 nm / min, and sufficient alkali resistance was obtained. The results are shown in Table 1.

(比較例2)
Ga/(Zn+Ga)原子数比を0.10に変更した以外は、実施例2と同様の作製方法で、ガリウムとマグネシウムを含む酸化亜鉛を主成分とし、MgをMg/(Zn+Ga+Mg)原子数比として0.02含有する酸化物焼結体を作製した。得られた酸化物焼結体の組成を分析したところ、ほぼ配合組成と同じであることを確認した。酸化物焼結体の比抵抗値を測定したところ、5kΩcm以下であることが確認された。また密度は5.6g/cmであった。
X線回折測定による酸化物焼結体の相同定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみが確認され、立方晶の岩塩構造をとる酸化マグネシウム相またはマグネシウムとガリウムを含む複合酸化物MgGa相による回折ピークは確認されなかった。すなわち、前出の式(A)で定義される、酸化亜鉛相(101)のピーク強度に対する複合酸化物MgGa相の(311)ピーク強度比は0%であった。
このような酸化物焼結体をボンディングしてスパッタリングターゲットとし、直流スパッタリングによる成膜を行った。アーク放電は起こらず、安定した成膜が可能であった。得られた透明導電膜の組成は、ターゲットとほぼ同じであることが確認された。
膜の生成相をX線回折測定によって同定したところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみによって構成されており、立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相の存在は確認されなかった。この六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の回折ピークは、c面(002)反射によるもののみが観察されたものの、実施例2と比較すると、酸化亜鉛相のピーク強度は低下しており、ガリウム過剰に起因する結晶性の低下が示唆された。それでも前出の式(B)で定義される、前記酸化亜鉛相のa面(100)に対するc面(002)のピーク強度比は100%となった。膜の比抵抗を測定したところ、6.1×10−3Ωcmであった。
次に、得られた透明導電膜をITO−06Nに浸漬した場合のエッチングレートを測定したところ、420nm/minであった。適度とされるエッチングレートよりかなり高い値を示し、耐酸性が低いことが明らかとなった。5%KOHに浸漬したところ、エッチングレートは120nm/minと高く、耐アルカリ性も十分でないことが明らかとなった。ガリウムの含有量が過剰であることに起因した、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の結晶性の低下が影響し、耐薬品性が低下したと推測された。結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
Except that the Ga / (Zn + Ga) atomic number ratio was changed to 0.10, the production method was the same as in Example 2, and the main component was zinc oxide containing gallium and magnesium, and Mg was Mg / (Zn + Ga + Mg) atomic ratio. As a result, an oxide sintered body containing 0.02 was prepared. When the composition of the obtained oxide sintered body was analyzed, it was confirmed that it was almost the same as the blend composition. When the specific resistance value of the oxide sintered body was measured, it was confirmed to be 5 kΩcm or less. The density was 5.6 g / cm 3 .
Phase identification of oxide sinter by X-ray diffraction measurement confirmed only zinc oxide phase with hexagonal wurtzite structure, containing magnesium oxide phase with cubic rock salt structure or containing magnesium and gallium A diffraction peak due to the composite oxide MgGa 2 O 4 phase was not confirmed. That is, the (311) peak intensity ratio of the composite oxide MgGa 2 O 4 phase to the peak intensity of the zinc oxide phase (101) defined by the above formula (A) was 0%.
Such oxide sintered bodies were bonded to form a sputtering target, and a film was formed by direct current sputtering. Arc discharge did not occur and stable film formation was possible. It was confirmed that the composition of the obtained transparent conductive film was almost the same as that of the target.
When the formation phase of the film was identified by X-ray diffraction measurement, it was composed only of a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, and the presence of a zinc oxide phase having a cubic rock salt structure was not confirmed. Although the diffraction peak of the zinc oxide phase having the hexagonal wurtzite structure was only observed due to c-plane (002) reflection, the peak intensity of the zinc oxide phase was lower than that of Example 2. It was suggested that the crystallinity was reduced due to gallium excess. Nevertheless, the peak intensity ratio of the c-plane (002) to the a-plane (100) of the zinc oxide phase defined by the above-mentioned formula (B) was 100%. When the specific resistance of the film was measured, it was 6.1 × 10 −3 Ωcm.
Next, the etching rate when the obtained transparent conductive film was immersed in ITO-06N was measured and found to be 420 nm / min. It was revealed that the etching rate was considerably higher than the appropriate etching rate, and the acid resistance was low. When immersed in 5% KOH, it was revealed that the etching rate was as high as 120 nm / min and the alkali resistance was not sufficient. It was speculated that the chemical resistance decreased due to the influence of the decrease in crystallinity of the zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure due to the excessive content of gallium. The results are shown in Table 1.

(比較例3)
Ga/(Zn+Ga)原子数比を0.08に、Mg/(Zn+Ga+Mg)原子数比を0.01に変更した以外は、実施例2と同様の作製方法で、ガリウムとマグネシウムを含む酸化亜鉛を主成分とする酸化物焼結体を作製した。得られた酸化物焼結体の組成を分析したところ、ほぼ配合組成と同じであることを確認した。酸化物焼結体の比抵抗値を測定したところ、5kΩcm以下であることが確認された。また密度は5.6g/cmであった。
酸化物焼結体の相同定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみが確認され、立方晶の岩塩構造をとる酸化マグネシウム相またはマグネシウムとガリウムを含む複合酸化物MgGa相による回折ピークは確認されなかった。すなわち、前出の式(A)で定義される、酸化亜鉛相(101)のピーク強度に対する複合酸化物MgGa相の(311)ピーク強度比は0%であった。
このような酸化物焼結体をボンディングしてスパッタリングターゲットとし、直流スパッタリングによる成膜を行った。アーク放電は起こらず、安定した成膜が可能であった。得られた透明導電膜の組成は、ターゲットとほぼ同じであることが確認された。膜の生成相をX線回折測定によって同定したところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみによって構成されており、立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相の存在は確認されなかった。この六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の回折ピークは、c面(002)反射によるもののみが観察され、前出の式(B)で定義される、前記酸化亜鉛相のa面(100)に対するc面(002)のピーク強度比は100%であった。膜の比抵抗を測定したところ、1.6×10−3Ωcmであった。
次に、得られた透明導電膜をITO−06Nに浸漬した場合のエッチングレートを測定したところ、250nm/minであった。適度とされるエッチングレートより高い値を示し、耐酸性が十分でないことが明らかとなった。5%KOHに浸漬したところ、エッチングレートは100nm/minと高く、耐アルカリ性も十分でないことが明らかとなった。マグネシウムの含有量が十分でないため、十分な耐薬品性が得られなかったと推測された。結果を表1に示す。
(Comparative Example 3)
Zinc oxide containing gallium and magnesium was produced in the same manner as in Example 2 except that the Ga / (Zn + Ga) atomic ratio was changed to 0.08 and the Mg / (Zn + Ga + Mg) atomic ratio was changed to 0.01. An oxide sintered body having a main component was produced. When the composition of the obtained oxide sintered body was analyzed, it was confirmed that it was almost the same as the blend composition. When the specific resistance value of the oxide sintered body was measured, it was confirmed to be 5 kΩcm or less. The density was 5.6 g / cm 3 .
As a result of phase identification of the oxide sintered body, only a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure was confirmed, and a magnesium oxide phase having a cubic rock salt structure or a composite oxide MgGa 2 containing magnesium and gallium A diffraction peak due to the O 4 phase was not confirmed. That is, the (311) peak intensity ratio of the composite oxide MgGa 2 O 4 phase to the peak intensity of the zinc oxide phase (101) defined by the above formula (A) was 0%.
Such oxide sintered bodies were bonded to form a sputtering target, and a film was formed by direct current sputtering. Arc discharge did not occur and stable film formation was possible. It was confirmed that the composition of the obtained transparent conductive film was almost the same as that of the target. When the formation phase of the film was identified by X-ray diffraction measurement, it was composed only of a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, and the presence of a zinc oxide phase having a cubic rock salt structure was not confirmed. As for the diffraction peak of the zinc oxide phase having the hexagonal wurtzite structure, only the c-plane (002) reflection is observed, and the a-plane of the zinc oxide phase defined by the above formula (B) ( The peak intensity ratio of c-plane (002) to 100) was 100%. When the specific resistance of the film was measured, it was 1.6 × 10 −3 Ωcm.
Next, when the obtained transparent conductive film was immersed in ITO-06N, the etching rate was measured and found to be 250 nm / min. It was revealed that the etching rate was higher than the appropriate etching rate, and the acid resistance was not sufficient. When immersed in 5% KOH, it was revealed that the etching rate was as high as 100 nm / min and the alkali resistance was not sufficient. It was speculated that sufficient chemical resistance could not be obtained due to insufficient magnesium content. The results are shown in Table 1.

(実施例4)
Ga/(Zn+Ga)原子数比を0.05とし、Mg/(Zn+Ga+Mg)原子数比を0.05に変更した以外は、実施例2と同様にして、ガリウムとマグネシウムを含む酸化亜鉛を主成分とする酸化物焼結体を作製した。得られた酸化物焼結体の組成を分析したところ、ほぼ配合組成と同じであることを確認した。酸化物焼結体の比抵抗値を測定したところ、比抵抗が1kΩcm以下であることが確認された。また密度は5.6g/cmであった。
X線回折測定による酸化物焼結体の相同定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみが確認され、立方晶の岩塩構造をとる酸化マグネシウム相、またはマグネシウムとガリウムを含む複合酸化物MgGa相による回折ピークは確認されなかった。すなわち、前出の式(A)で定義される、酸化亜鉛相(101)のピーク強度に対する複合酸化物MgGa相の(311)ピーク強度比は0%であった。
このような酸化物焼結体をボンディングしてスパッタリングターゲットとし、直流スパッタリングによる成膜を行った。アーク放電は起こらず、安定した成膜が可能であった。得られた透明導電膜の組成は、ターゲットとほぼ同じであることが確認された。膜の生成相をX線回折測定によって同定した結果を図1に示す。六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみによって構成されており、立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相の存在は確認されなかった。この六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の回折ピークは、c面(002)反射によるもののみが観察され、前出の式(B)で定義される、前記酸化亜鉛相のa面(100)に対するc面(002)のピーク強度比は100%であった。なお、c面(002)反射によるピーク強度は、マグネシウムを添加していない比較例1の約1.5倍の高い強度を示した。膜の比抵抗を測定したところ、9.7×10−4Ωcmであった。
次に、得られた透明導電膜をITO−06Nに浸漬した場合のエッチングレートを測定したところ、70nm/minであり、適度なエッチングレートであった。5%KOHに対しては全くエッチングされず、十分な耐アルカリ性が得られた。結果を表1に示す。なお、5%KOHによる耐アルカリ性については、液温50℃でのより厳しい条件での試験も実施した。その結果、多少エッチングされてしまい、エッチングレートは20nm/minであった。
(Example 4)
The main component is zinc oxide containing gallium and magnesium in the same manner as in Example 2 except that the Ga / (Zn + Ga) atomic ratio is 0.05 and the Mg / (Zn + Ga + Mg) atomic ratio is 0.05. An oxide sintered body was prepared. When the composition of the obtained oxide sintered body was analyzed, it was confirmed that it was almost the same as the blend composition. When the specific resistance value of the oxide sintered body was measured, it was confirmed that the specific resistance was 1 kΩcm or less. The density was 5.6 g / cm 3 .
As a result of phase identification of the oxide sintered body by X-ray diffraction measurement, only a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure was confirmed, and a magnesium oxide phase having a cubic rock salt structure, or magnesium and gallium were observed. A diffraction peak due to the composite oxide MgGa 2 O 4 phase contained was not confirmed. That is, the (311) peak intensity ratio of the composite oxide MgGa 2 O 4 phase to the peak intensity of the zinc oxide phase (101) defined by the above formula (A) was 0%.
Such oxide sintered bodies were bonded to form a sputtering target, and a film was formed by direct current sputtering. Arc discharge did not occur and stable film formation was possible. It was confirmed that the composition of the obtained transparent conductive film was almost the same as that of the target. The result of identifying the formation phase of the film by X-ray diffraction measurement is shown in FIG. It was composed only of a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, and the presence of a zinc oxide phase having a cubic rock salt structure was not confirmed. As for the diffraction peak of the zinc oxide phase having the hexagonal wurtzite structure, only the c-plane (002) reflection is observed, and the a-plane of the zinc oxide phase defined by the above formula (B) ( The peak intensity ratio of c-plane (002) to 100) was 100%. The peak intensity due to c-plane (002) reflection was about 1.5 times as high as that of Comparative Example 1 in which magnesium was not added. When the specific resistance of the film was measured, it was 9.7 × 10 −4 Ωcm.
Next, when the etching rate when the obtained transparent conductive film was immersed in ITO-06N was measured, it was 70 nm / min and was an appropriate etching rate. Etching was not performed at all with respect to 5% KOH, and sufficient alkali resistance was obtained. The results are shown in Table 1. In addition, about the alkali resistance by 5% KOH, the test on the severer conditions at the liquid temperature of 50 degreeC was also implemented. As a result, the film was slightly etched, and the etching rate was 20 nm / min.

(実施例5)
Ga/(Zn+Ga)原子数比を0.01とし、Mg/(Zn+Ga+Mg)原子数比を0.10に変更した以外は、実施例2と同様にして、ガリウムとマグネシウムを含む酸化亜鉛を主成分とする酸化物焼結体を作製した。得られた酸化物焼結体の組成を分析したところ、ほぼ配合組成と同じであることを確認した。酸化物焼結体の比抵抗値を測定したところ、比抵抗が1kΩcm以下であることが確認された。また密度は5.5g/cmであった。
X線回折測定による酸化物焼結体の相同定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみが確認され、立方晶の岩塩構造をとる酸化マグネシウム相またはマグネシウムとガリウムを含む複合酸化物MgGa相による回折ピークは確認されなかった。すなわち、前出の式(A)で定義される、酸化亜鉛相(101)のピーク強度に対する複合酸化物MgGa相の(311)ピーク強度比は0%であった。
酸化物焼結体をボンディングしてスパッタリングターゲットとし、直流スパッタリングによる成膜を行った。アーク放電は起こらず、安定した成膜が可能であった。得られた透明導電膜の組成は、ターゲットとほぼ同じであることが確認された。膜の生成相をX線回折測定によって同定したところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみによって構成されており、立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相の存在は確認されなかった。この六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の回折ピークは、c面(002)反射によるもののみが観察され、前出の式(B)で定義される、前記酸化亜鉛相のa面(100)に対するc面(002)のピーク強度比は100%であった。膜の比抵抗を測定したところ、9.8×10−4Ωcmであった。
次に、得られた透明導電膜をITO−06Nに浸漬した場合のエッチングレートを測定したところ、70nm/minであり、適度なエッチングレートであった。5%KOHに対しては全くエッチングされず、十分な耐アルカリ性が得られた。結果を表1に示す。
(Example 5)
Main component is zinc oxide containing gallium and magnesium in the same manner as in Example 2 except that the Ga / (Zn + Ga) atomic ratio is 0.01 and the Mg / (Zn + Ga + Mg) atomic ratio is changed to 0.10. An oxide sintered body was prepared. When the composition of the obtained oxide sintered body was analyzed, it was confirmed that it was almost the same as the blend composition. When the specific resistance value of the oxide sintered body was measured, it was confirmed that the specific resistance was 1 kΩcm or less. The density was 5.5 g / cm 3 .
Phase identification of oxide sinter by X-ray diffraction measurement confirmed only zinc oxide phase with hexagonal wurtzite structure, containing magnesium oxide phase with cubic rock salt structure or containing magnesium and gallium A diffraction peak due to the composite oxide MgGa 2 O 4 phase was not confirmed. That is, the (311) peak intensity ratio of the composite oxide MgGa 2 O 4 phase to the peak intensity of the zinc oxide phase (101) defined by the above formula (A) was 0%.
The oxide sintered body was bonded to form a sputtering target, and film formation was performed by direct current sputtering. Arc discharge did not occur and stable film formation was possible. It was confirmed that the composition of the obtained transparent conductive film was almost the same as that of the target. When the formation phase of the film was identified by X-ray diffraction measurement, it was composed only of a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, and the presence of a zinc oxide phase having a cubic rock salt structure was not confirmed. As for the diffraction peak of the zinc oxide phase having the hexagonal wurtzite structure, only the c-plane (002) reflection is observed, and the a-plane of the zinc oxide phase defined by the above formula (B) ( The peak intensity ratio of c-plane (002) to 100) was 100%. When the specific resistance of the film was measured, it was 9.8 × 10 −4 Ωcm.
Next, when the etching rate when the obtained transparent conductive film was immersed in ITO-06N was measured, it was 70 nm / min and was an appropriate etching rate. Etching was not performed at all with respect to 5% KOH, and sufficient alkali resistance was obtained. The results are shown in Table 1.

(実施例6)
Ga/(Zn+Ga)原子数比を0.03に、Mg/(Zn+Ga+Mg)原子数比を0.10に変更した以外は、実施例2と同様の作製方法で、ガリウムとマグネシウムを含む酸化亜鉛を主成分とする酸化物焼結体を作製した。得られた酸化物焼結体の組成を分析したところ、ほぼ配合組成と同じであることを確認した。酸化物焼結体の比抵抗値を測定したところ、比抵抗が1kΩcm以下であることが確認された。また密度は5.5g/cmであった。
X線回折測定による酸化物焼結体の相同定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみが確認され、立方晶の岩塩構造をとる酸化マグネシウム相またはマグネシウムとガリウムを含む複合酸化物MgGa相による回折ピークは確認されなかった。すなわち、前出の式(A)で定義される、酸化亜鉛相(101)のピーク強度に対する複合酸化物MgGa相の(311)ピーク強度比は0%であった。
このような酸化物焼結体をボンディングしてスパッタリングターゲットとし、直流スパッタリングによる成膜を行った。アーク放電は起こらず、安定した成膜が可能であった。得られた透明導電膜の組成は、ターゲットとほぼ同じであることが確認された。膜の生成相をX線回折測定によって同定したところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみによって構成されており、立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相の存在は確認されなかった。この六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の回折ピークは、c面(002)反射によるもののみが観察され、前出の式(B)で定義される、前記酸化亜鉛相のa面(100)に対するc面(002)のピーク強度比は100%であった。膜の比抵抗を測定したところ、9.6×10−4Ωcmであった。
次に、得られた透明導電膜をITO−06Nに浸漬した場合のエッチングレートを測定したところ、70nm/minであり、適度なエッチングレートであった。5%KOHに対しては全くエッチングされず、十分な耐アルカリ性が得られた。結果を表1に示す。
(Example 6)
Zinc oxide containing gallium and magnesium was prepared in the same manner as in Example 2 except that the Ga / (Zn + Ga) atomic ratio was changed to 0.03 and the Mg / (Zn + Ga + Mg) atomic ratio was changed to 0.10. An oxide sintered body having a main component was produced. When the composition of the obtained oxide sintered body was analyzed, it was confirmed that it was almost the same as the blend composition. When the specific resistance value of the oxide sintered body was measured, it was confirmed that the specific resistance was 1 kΩcm or less. The density was 5.5 g / cm 3 .
Phase identification of oxide sinter by X-ray diffraction measurement confirmed only zinc oxide phase with hexagonal wurtzite structure, containing magnesium oxide phase with cubic rock salt structure or containing magnesium and gallium A diffraction peak due to the composite oxide MgGa 2 O 4 phase was not confirmed. That is, the (311) peak intensity ratio of the composite oxide MgGa 2 O 4 phase to the peak intensity of the zinc oxide phase (101) defined by the above formula (A) was 0%.
Such oxide sintered bodies were bonded to form a sputtering target, and a film was formed by direct current sputtering. Arc discharge did not occur and stable film formation was possible. It was confirmed that the composition of the obtained transparent conductive film was almost the same as that of the target. When the formation phase of the film was identified by X-ray diffraction measurement, it was composed only of a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, and the presence of a zinc oxide phase having a cubic rock salt structure was not confirmed. As for the diffraction peak of the zinc oxide phase having the hexagonal wurtzite structure, only the c-plane (002) reflection is observed, and the a-plane of the zinc oxide phase defined by the above formula (B) ( The peak intensity ratio of c-plane (002) to 100) was 100%. When the specific resistance of the film was measured, it was 9.6 × 10 −4 Ωcm.
Next, when the etching rate when the obtained transparent conductive film was immersed in ITO-06N was measured, it was 70 nm / min and was an appropriate etching rate. Etching was not performed at all with respect to 5% KOH, and sufficient alkali resistance was obtained. The results are shown in Table 1.

(実施例7)
Ga/(Zn+Ga)原子数比を0.05に、Mg/(Zn+Ga+Mg)原子数比を0.10に変更した以外は、実施例2と同様の作製方法で、ガリウムとマグネシウムを含む酸化亜鉛を主成分とする酸化物焼結体を作製した。得られた酸化物焼結体の組成を分析したところ、ほぼ配合組成と同じであることを確認した。酸化物焼結体の比抵抗値を測定したところ、比抵抗が1kΩcm以下であることが確認された。また密度は5.5g/cmであった。
X線回折測定による酸化物焼結体の相同定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみが確認され、立方晶の岩塩構造をとる酸化マグネシウム相、またはマグネシウムとガリウムを含む複合酸化物MgGa相による回折ピークは確認されなかった。すなわち、前出の式(A)で定義される、酸化亜鉛相(101)のピーク強度に対する複合酸化物MgGa相の(311)ピーク強度比は0%であった。
このような酸化物焼結体をボンディングしてスパッタリングターゲットとし、直流スパッタリングによる成膜を行った。アーク放電は起こらず、安定した成膜が可能であった。得られた透明導電膜の組成は、ターゲットとほぼ同じであることが確認された。膜の生成相をX線回折測定によって同定した結果を図1に示す。六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみによって構成されており、立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相の存在は確認されなかった。この六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の回折ピークは、c面(002)反射によるもののみが観察され、前出の式(B)で定義される、前記酸化亜鉛相のa面(100)に対するc面(002)のピーク強度比は100%であった。なお、c面(002)反射によるピーク強度は、マグネシウムを添加していない比較例1の約2.0倍の高い強度を示した。膜の比抵抗を測定したところ、9.8×10−4Ωcmであった。
次に、得られた透明導電膜をITO−06Nに浸漬した場合のエッチングレートを測定したところ、70nm/minであり、適度なエッチングレートであった。5%KOHに対しては全くエッチングされず、十分な耐アルカリ性が得られた。結果を表1に示す。なお、5%KOHによる耐アルカリ性については、液温50℃でのより厳しい条件での試験も実施した。その結果においても、全くエッチングされず、優れた耐アルカリ性を示した。実施例4の結果と併せて考えると、ガリウム量およびマグネシウム量が適当な組成であることと、優れた結晶性を有することによる相乗効果によって、耐酸性ならびに耐アルカリ性が一層向上したものと考えられる。
(Example 7)
Zinc oxide containing gallium and magnesium was prepared in the same manner as in Example 2 except that the Ga / (Zn + Ga) atomic ratio was changed to 0.05 and the Mg / (Zn + Ga + Mg) atomic ratio was changed to 0.10. An oxide sintered body having a main component was produced. When the composition of the obtained oxide sintered body was analyzed, it was confirmed that it was almost the same as the blend composition. When the specific resistance value of the oxide sintered body was measured, it was confirmed that the specific resistance was 1 kΩcm or less. The density was 5.5 g / cm 3 .
As a result of phase identification of the oxide sintered body by X-ray diffraction measurement, only a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure was confirmed, and a magnesium oxide phase having a cubic rock salt structure, or magnesium and gallium were observed. A diffraction peak due to the composite oxide MgGa 2 O 4 phase contained was not confirmed. That is, the (311) peak intensity ratio of the composite oxide MgGa 2 O 4 phase to the peak intensity of the zinc oxide phase (101) defined by the above formula (A) was 0%.
Such oxide sintered bodies were bonded to form a sputtering target, and a film was formed by direct current sputtering. Arc discharge did not occur and stable film formation was possible. It was confirmed that the composition of the obtained transparent conductive film was almost the same as that of the target. The result of identifying the formation phase of the film by X-ray diffraction measurement is shown in FIG. It was composed only of a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, and the presence of a zinc oxide phase having a cubic rock salt structure was not confirmed. As for the diffraction peak of the zinc oxide phase having the hexagonal wurtzite structure, only the c-plane (002) reflection is observed, and the a-plane of the zinc oxide phase defined by the above formula (B) ( The peak intensity ratio of c-plane (002) to 100) was 100%. The peak intensity due to c-plane (002) reflection was about 2.0 times as high as that of Comparative Example 1 in which magnesium was not added. When the specific resistance of the film was measured, it was 9.8 × 10 −4 Ωcm.
Next, when the etching rate when the obtained transparent conductive film was immersed in ITO-06N was measured, it was 70 nm / min and was an appropriate etching rate. Etching was not performed at all with respect to 5% KOH, and sufficient alkali resistance was obtained. The results are shown in Table 1. In addition, about the alkali resistance by 5% KOH, the test on the severer conditions at the liquid temperature of 50 degreeC was also implemented. Even in the result, it was not etched at all and showed excellent alkali resistance. Considering together with the results of Example 4, it is considered that the acid resistance and alkali resistance were further improved by the synergistic effect of having an appropriate composition of gallium and magnesium and having excellent crystallinity. .

(実施例8)
Ga/(Zn+Ga)原子数比を0.05とし、Mg/(Zn+Ga+Mg)原子数比を0.18に変更した以外は、実施例2と同様にして、ガリウムとマグネシウムを含む酸化亜鉛を主成分とする酸化物焼結体を作製した。得られた酸化物焼結体の組成を分析したところ、ほぼ配合組成と同じであることを確認した。酸化物焼結体の比抵抗値を測定したところ、比抵抗が1kΩcm以下であることが確認された。また密度は5.4g/cmであった。
X線回折測定による酸化物焼結体の相同定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみが確認され、立方晶の岩塩構造をとる酸化マグネシウム相またはマグネシウムとガリウムを含む複合酸化物MgGa相による回折ピークは確認されなかった。すなわち、前出の式(A)で定義される、酸化亜鉛相(101)のピーク強度に対する複合酸化物MgGa相の(311)ピーク強度比は0%であった。
このような酸化物焼結体をボンディングしてスパッタリングターゲットとし、直流スパッタリングによる成膜を行った。アーク放電は起こらず、安定した成膜が可能であった。得られた透明導電膜の組成は、ターゲットとほぼ同じであることが確認された。膜の生成相をX線回折測定によって同定したところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみによって構成されており、立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相の存在は確認されなかった。この六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の回折ピークは、c面(002)反射によるもののみが観察され、前出の式(B)で定義される、前記酸化亜鉛相のa面(100)に対するc面(002)のピーク強度比は100%であった。なお、c面(002)反射によるピーク強度は、マグネシウムを添加していない比較例1の約2.2倍の高い強度を示した。膜の比抵抗を測定したところ、1.0×10−3Ωcmであった。
次に、得られた透明導電膜をITO−06Nに浸漬した場合のエッチングレートを測定したところ、70nm/minであり、適度なエッチングレートであった。5%KOHに対しては全くエッチングされず、十分な耐アルカリ性が得られた。結果を表1に示す。なお、5%KOHによる耐アルカリ性については、液温50℃でのより厳しい条件での試験も実施した。その結果においても、全くエッチングされず、優れた耐アルカリ性を示した。このように一段と優れた諸特性が得られた理由は、実施例7と同様に、ガリウム量およびマグネシウム量が適当な組成であることと、優れた結晶性を有することによる相乗効果によるものと考えられる。
(Example 8)
The main component is zinc oxide containing gallium and magnesium in the same manner as in Example 2 except that the Ga / (Zn + Ga) atomic ratio is 0.05 and the Mg / (Zn + Ga + Mg) atomic ratio is 0.18. An oxide sintered body was prepared. When the composition of the obtained oxide sintered body was analyzed, it was confirmed that it was almost the same as the blend composition. When the specific resistance value of the oxide sintered body was measured, it was confirmed that the specific resistance was 1 kΩcm or less. The density was 5.4 g / cm 3 .
Phase identification of oxide sinter by X-ray diffraction measurement confirmed only zinc oxide phase with hexagonal wurtzite structure, containing magnesium oxide phase with cubic rock salt structure or containing magnesium and gallium A diffraction peak due to the composite oxide MgGa 2 O 4 phase was not confirmed. That is, the (311) peak intensity ratio of the composite oxide MgGa 2 O 4 phase to the peak intensity of the zinc oxide phase (101) defined by the above formula (A) was 0%.
Such oxide sintered bodies were bonded to form a sputtering target, and a film was formed by direct current sputtering. Arc discharge did not occur and stable film formation was possible. It was confirmed that the composition of the obtained transparent conductive film was almost the same as that of the target. When the formation phase of the film was identified by X-ray diffraction measurement, it was composed only of a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, and the presence of a zinc oxide phase having a cubic rock salt structure was not confirmed. As for the diffraction peak of the zinc oxide phase having the hexagonal wurtzite structure, only the c-plane (002) reflection is observed, and the a-plane of the zinc oxide phase defined by the above formula (B) ( The peak intensity ratio of c-plane (002) to 100) was 100%. The peak intensity due to c-plane (002) reflection was about 2.2 times as high as that of Comparative Example 1 in which magnesium was not added. When the specific resistance of the film was measured, it was 1.0 × 10 −3 Ωcm.
Next, when the etching rate when the obtained transparent conductive film was immersed in ITO-06N was measured, it was 70 nm / min and was an appropriate etching rate. Etching was not performed at all with respect to 5% KOH, and sufficient alkali resistance was obtained. The results are shown in Table 1. In addition, about the alkali resistance by 5% KOH, the test on the severer conditions at the liquid temperature of 50 degreeC was also implemented. Even in the result, it was not etched at all and showed excellent alkali resistance. The reason why much more excellent characteristics were obtained in this way is considered to be due to the synergistic effect of having an appropriate composition of gallium and magnesium and having excellent crystallinity, as in Example 7. It is done.

(実施例9)
Ga/(Zn+Ga)原子数比を0.005とし、Mg/(Zn+Ga+Mg)原子数比を0.30に変更した以外は、実施例2と同様にして、ガリウムとマグネシウムを含む酸化亜鉛を主成分とする酸化物焼結体を作製した。得られた酸化物焼結体の組成を分析したところ、ほぼ配合組成と同じであることを確認した。酸化物焼結体の比抵抗値を測定したところ、比抵抗が5kΩcm以下であることが確認された。また密度は5.1g/cmであった。
X線回折測定による酸化物焼結体の相同定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみが確認され、立方晶の岩塩構造をとる酸化マグネシウム相、またはマグネシウムとガリウムを含む複合酸化物MgGa相による回折ピークは確認されなかった。すなわち、前出の式(A)で定義される、酸化亜鉛相(101)のピーク強度に対する複合酸化物MgGa相の(311)ピーク強度比は0%であった。
このような酸化物焼結体をボンディングしてスパッタリングターゲットとし、直流スパッタリングによる成膜を行った。アーク放電は起こらず、安定した成膜が可能であった。得られた透明導電膜の組成は、ターゲットとほぼ同じであることが確認された。膜の生成相をX線回折測定によって同定したところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみによって構成されており、立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相の存在は確認されなかった。この六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の回折ピークとして、c面(002)だけでなくa面(100)のピークも観察された。ただし、そのピーク強度は低く、a面(100)に対するc面(002)の比率は90%であった。次に、膜の比抵抗を測定したところ、2.3×10−3Ωcmであった。
次に、得られた透明導電膜をITO−06Nに浸漬した場合のエッチングレートを測定したところ、80nm/minであり、適度なエッチングレートを示した。5%KOHの場合は10nm/minであり、わずかにエッチングされたが十分な耐アルカリ性が得られた。結果を表1に示す。
Example 9
The main component is zinc oxide containing gallium and magnesium in the same manner as in Example 2, except that the Ga / (Zn + Ga) atomic ratio is 0.005 and the Mg / (Zn + Ga + Mg) atomic ratio is 0.30. An oxide sintered body was prepared. When the composition of the obtained oxide sintered body was analyzed, it was confirmed that it was almost the same as the blend composition. When the specific resistance value of the oxide sintered body was measured, it was confirmed that the specific resistance was 5 kΩcm or less. The density was 5.1 g / cm 3 .
As a result of phase identification of the oxide sintered body by X-ray diffraction measurement, only a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure was confirmed, and a magnesium oxide phase having a cubic rock salt structure, or magnesium and gallium were observed. A diffraction peak due to the composite oxide MgGa 2 O 4 phase contained was not confirmed. That is, the (311) peak intensity ratio of the composite oxide MgGa 2 O 4 phase to the peak intensity of the zinc oxide phase (101) defined by the above formula (A) was 0%.
Such oxide sintered bodies were bonded to form a sputtering target, and a film was formed by direct current sputtering. Arc discharge did not occur and stable film formation was possible. It was confirmed that the composition of the obtained transparent conductive film was almost the same as that of the target. When the formation phase of the film was identified by X-ray diffraction measurement, it was composed only of a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, and the presence of a zinc oxide phase having a cubic rock salt structure was not confirmed. As a diffraction peak of the zinc oxide phase having the hexagonal wurtzite structure, not only the c-plane (002) but also the a-plane (100) peak was observed. However, the peak intensity was low, and the ratio of c-plane (002) to a-plane (100) was 90%. Next, when the specific resistance of the film was measured, it was 2.3 × 10 −3 Ωcm.
Next, when the etching rate when the obtained transparent conductive film was immersed in ITO-06N was measured, it was 80 nm / min and showed an appropriate etching rate. In the case of 5% KOH, it was 10 nm / min, and although it was slightly etched, sufficient alkali resistance was obtained. The results are shown in Table 1.

(実施例10)
Ga/(Zn+Ga)原子数比を0.08とし、Mg/(Zn+Ga+Mg)原子数比を0.30に変更した以外は、実施例2と同様にして、ガリウムとマグネシウムを含む酸化亜鉛を主成分とする酸化物焼結体を作製した。得られた酸化物焼結体の組成を分析したところ、ほぼ配合組成と同じであることを確認した。酸化物焼結体の比抵抗値を測定したところ、比抵抗が5kΩcm以下であることが確認された。また密度は5.1g/cmであった。
X線回折測定による酸化物焼結体の相同定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみが確認され、立方晶の岩塩構造をとる酸化マグネシウム相、またはマグネシウムとガリウムを含む複合酸化物MgGa相による回折ピークは確認されなかった。すなわち、前出の式(A)で定義される、酸化亜鉛相(101)のピーク強度に対する複合酸化物MgGa相の(311)ピーク強度比は0%であった。
このような酸化物焼結体をボンディングしてスパッタリングターゲットとし、直流スパッタリングによる成膜を行った。アーク放電は起こらず、安定した成膜が可能であった。得られた透明導電膜の組成は、ターゲットとほぼ同じであることが確認された。膜の生成相をX線回折測定によって同定したところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみによって構成されており、立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相の存在は確認されなかった。この六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の回折ピークとして、c面(002)だけでなくa面(100)のピークも観察され、a面(100)に対するc面(002)の比率は50%であった。膜の比抵抗を測定したところ、2.5×10−3Ωcmであった。
次に、得られた透明導電膜をITO−06Nに浸漬した場合のエッチングレートを測定したところ、100nm/minであり、適度なエッチングレートを示した。5%KOHに浸漬した場合のエッチングレートは20nm/minであり、わずかにエッチングされたが十分な耐アルカリ性が得られた。結果を表1に示す。
(Example 10)
Main component is zinc oxide containing gallium and magnesium in the same manner as in Example 2 except that the Ga / (Zn + Ga) atomic ratio is 0.08 and the Mg / (Zn + Ga + Mg) atomic ratio is changed to 0.30. An oxide sintered body was prepared. When the composition of the obtained oxide sintered body was analyzed, it was confirmed that it was almost the same as the blend composition. When the specific resistance value of the oxide sintered body was measured, it was confirmed that the specific resistance was 5 kΩcm or less. The density was 5.1 g / cm 3 .
As a result of phase identification of the oxide sintered body by X-ray diffraction measurement, only a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure was confirmed, and a magnesium oxide phase having a cubic rock salt structure, or magnesium and gallium were observed. A diffraction peak due to the composite oxide MgGa 2 O 4 phase contained was not confirmed. That is, the (311) peak intensity ratio of the composite oxide MgGa 2 O 4 phase to the peak intensity of the zinc oxide phase (101) defined by the above formula (A) was 0%.
Such oxide sintered bodies were bonded to form a sputtering target, and a film was formed by direct current sputtering. Arc discharge did not occur and stable film formation was possible. It was confirmed that the composition of the obtained transparent conductive film was almost the same as that of the target. When the formation phase of the film was identified by X-ray diffraction measurement, it was composed only of a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, and the presence of a zinc oxide phase having a cubic rock salt structure was not confirmed. As the diffraction peak of the zinc oxide phase having the hexagonal wurtzite structure, not only the c-plane (002) but also the a-plane (100) peak is observed, and the ratio of the c-plane (002) to the a-plane (100) is 50%. When the specific resistance of the film was measured, it was 2.5 × 10 −3 Ωcm.
Next, when the etching rate when the obtained transparent conductive film was immersed in ITO-06N was measured, it was 100 nm / min and showed an appropriate etching rate. When immersed in 5% KOH, the etching rate was 20 nm / min, and although it was slightly etched, sufficient alkali resistance was obtained. The results are shown in Table 1.

(比較例4)
Ga/(Zn+Ga)原子数比を0.08に、Mg/(Zn+Ga+Mg)原子数比を0.32(0.27では、比較例5同様、請求項4の範囲内となってしまいます。)に変更した以外は、実施例2と同様の作製方法で、ガリウムとマグネシウムを含む酸化亜鉛を主成分とする酸化物焼結体を作製した。得られた酸化物焼結体の組成を分析したところ、ほぼ配合組成と同じであることを確認した。酸化物焼結体の比抵抗値を測定したところ、5kΩcm以下であることが確認された。また密度は5.1g/cmであった。
X線回折測定による酸化物焼結体の相同定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相、ならびにマグネシウムとガリウムを含む複合酸化物MgGa相による回折ピークが確認された。前出の式(A)で定義される、酸化亜鉛相(101)のピーク強度に対する複合酸化物MgGa相の(311)ピーク強度比は25%であった。なお、立方晶の岩塩構造をとる酸化マグネシウム相による回折ピークは確認されなかった。
このような酸化物焼結体をボンディングしてスパッタリングターゲットとし、直流スパッタリングによる成膜を行った。ターゲット使用初期には、アーク放電は多少起こったが、比較的安定した成膜が可能であった。しかし、使用を継続していくと、アーク放電の頻度が高くなり、安定した成膜は不可能となった。ターゲット使用初期に、得られた透明導電膜の組成は、ターゲットとほぼ同じであることが確認された。膜の生成相をX線回折測定に加え、逆格子空間マッピング測定によって同定したところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の他に、立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相の存在が確認された。六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の回折ピークについては、c面(002)だけでなくa面(100)のピークも観察され、a面(100)に対するc面(002)の比率は40%と低かった。膜の比抵抗を測定したところ、6.7×10−3Ωcmと高い値を示した。
次に、得られた透明導電膜をITO−06Nに浸漬した場合のエッチングレートを測定したところ、310nm/minであった。適度とされるエッチングレートより高い値を示し、耐酸性が十分でないことが明らかとなった。同様に、5%KOHに浸漬したところ、エッチングレートは20nm/minとそれほど高くならずに、耐アルカリ性については十分であることが明らかとなった。マグネシウムの含有量が過剰であることに起因した、立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相の生成と六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の結晶性の低下が影響し、耐酸性が低下したと推測された。結果を表1に示す。
(Comparative Example 4)
The Ga / (Zn + Ga) atomic ratio is 0.08 and the Mg / (Zn + Ga + Mg) atomic ratio is 0.32 (0.27 is within the scope of claim 4 as in Comparative Example 5.) An oxide sintered body containing zinc oxide containing gallium and magnesium as a main component was produced by the same production method as in Example 2 except that the above was changed. When the composition of the obtained oxide sintered body was analyzed, it was confirmed that it was almost the same as the blend composition. When the specific resistance value of the oxide sintered body was measured, it was confirmed to be 5 kΩcm or less. The density was 5.1 g / cm 3 .
As a result of phase identification of the oxide sintered body by X-ray diffraction measurement, a diffraction peak due to a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure and a composite oxide MgGa 2 O 4 phase containing magnesium and gallium was confirmed. It was. The ratio of the (311) peak intensity of the composite oxide MgGa 2 O 4 phase to the peak intensity of the zinc oxide phase (101) defined by the above formula (A) was 25%. A diffraction peak due to a magnesium oxide phase having a cubic rock salt structure was not confirmed.
Such oxide sintered bodies were bonded to form a sputtering target, and a film was formed by direct current sputtering. In the initial stage of target use, arc discharge occurred somewhat, but relatively stable film formation was possible. However, as the use continued, the frequency of arc discharge increased and stable film formation became impossible. In the initial stage of using the target, it was confirmed that the composition of the obtained transparent conductive film was almost the same as that of the target. In addition to X-ray diffraction measurement, the formation phase of the film was identified by reciprocal space mapping, and in addition to the zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, the presence of a zinc oxide phase having a cubic rock salt structure was found. confirmed. As for the diffraction peak of the zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, not only the c-plane (002) but also the a-plane (100) peak is observed, and the ratio of the c-plane (002) to the a-plane (100) is It was as low as 40%. When the specific resistance of the film was measured, it showed a high value of 6.7 × 10 −3 Ωcm.
Next, the etching rate when the obtained transparent conductive film was immersed in ITO-06N was measured and found to be 310 nm / min. It was revealed that the etching rate was higher than the appropriate etching rate, and the acid resistance was not sufficient. Similarly, when immersed in 5% KOH, it was revealed that the etching rate was not so high as 20 nm / min and the alkali resistance was sufficient. Reduced acid resistance due to the formation of a zinc oxide phase with a cubic rock salt structure and a decrease in crystallinity of the zinc oxide phase with a hexagonal wurtzite structure due to excessive magnesium content I guess it was. The results are shown in Table 1.

(実施例11)
湿式ボールミルによる混合時間を24時間に短縮した以外は、実施例2と同様の作製方法で、ガリウムとマグネシウムを含む酸化亜鉛を主成分とし、それぞれの含有量がGa/(Zn+Ga)原子数比で0.03、またMg/(Zn+Ga+Mg)原子数比で0.10とする酸化物焼結体を作製した。
得られた酸化物焼結体の組成を分析したところ、ほぼ配合組成と同じであることを確認した。酸化物焼結体の比抵抗値を測定したところ、比抵抗が1kΩcm以下であることが確認された。また密度は5.0g/cmであった。X線回折測定による酸化物焼結体の相同定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の他に、酸化マグネシウム相は確認されなかったが、立方晶の岩塩構造をとるマグネシウムとガリウムを含む複合酸化物MgGa相による回折ピークが確認された。前出の式(A)で定義される、酸化亜鉛相(101)のピーク強度に対する複合酸化物MgGa相の(311)ピーク強度比は15%であった。
このような酸化物焼結体をボンディングしてスパッタリングターゲットとし、直流スパッタリングによる成膜を行った。アーク放電はごく稀に起こるものの、使用上、問題となるようなものではなく、基本的には安定した成膜が可能であった。得られた透明導電膜の組成は、ターゲットとほぼ同じであることが確認された。膜の生成相をX線回折測定によって同定したところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみによって構成されており、立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相の存在は確認されなかった。この六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の回折ピークとして、c面(002)だけでなく小さいa面(100)のピークも観察され、a面(100)に対するc面(002)の比率は90%であった。膜の比抵抗を測定したところ、1.2×10−3Ωcmであった。
次に、得られた透明導電膜をITO−06Nに浸漬した場合のエッチングレートを測定したところ、90nm/minであり、実施例6よりは速いものの適度なエッチングレートであった。5%KOHに対しては全くエッチングされず、十分な耐アルカリ性が得られた。結果を表1に示す。
(Example 11)
Except for shortening the mixing time by a wet ball mill to 24 hours, the production method was the same as in Example 2, and the main component was zinc oxide containing gallium and magnesium, and the respective contents were in a Ga / (Zn + Ga) atomic ratio. An oxide sintered body with 0.03 and Mg / (Zn + Ga + Mg) atomic ratio of 0.10 was produced.
When the composition of the obtained oxide sintered body was analyzed, it was confirmed that it was almost the same as the blend composition. When the specific resistance value of the oxide sintered body was measured, it was confirmed that the specific resistance was 1 kΩcm or less. The density was 5.0 g / cm 3 . Phase identification of the oxide sintered body by X-ray diffraction measurement revealed that, besides the zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, no magnesium oxide phase was confirmed, but it had a cubic rock salt structure. A diffraction peak due to the composite oxide MgGa 2 O 4 phase containing magnesium and gallium was confirmed. The (311) peak intensity ratio of the composite oxide MgGa 2 O 4 phase to the peak intensity of the zinc oxide phase (101) defined by the above formula (A) was 15%.
Such oxide sintered bodies were bonded to form a sputtering target, and a film was formed by direct current sputtering. Although arc discharge occurs very rarely, it does not cause a problem in use, and basically stable film formation was possible. It was confirmed that the composition of the obtained transparent conductive film was almost the same as that of the target. When the formation phase of the film was identified by X-ray diffraction measurement, it was composed only of a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, and the presence of a zinc oxide phase having a cubic rock salt structure was not confirmed. As a diffraction peak of the zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, not only the c-plane (002) but also a small a-plane (100) peak is observed, and the ratio of the c-plane (002) to the a-plane (100) Was 90%. When the specific resistance of the film was measured, it was 1.2 × 10 −3 Ωcm.
Next, when the etching rate when the obtained transparent conductive film was immersed in ITO-06N was measured, it was 90 nm / min, which was an appropriate etching rate although faster than Example 6. Etching was not performed at all with respect to 5% KOH, and sufficient alkali resistance was obtained. The results are shown in Table 1.

(比較例5)
平均粒径が約5μmの酸化マグネシウム粉末を原料粉末として用い、湿式ボールミルによる混合時間を2時間に短縮し、Ga/(Zn+Ga)原子数比を0.08に、Mg/(Zn+Ga+Mg)原子数比を0.32に変更した以外は、実施例2と同様の作製方法で、ガリウムとマグネシウムを含む酸化亜鉛を主成分とする酸化物焼結体を作製した。得られた酸化物焼結体の組成を分析したところ、ほぼ配合組成と同じであることを確認した。酸化物焼結体の比抵抗値を測定したところ、5kΩcm以下であった。また密度は4.8g/cmであった。
X線回折測定による酸化物焼結体の相同定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の他に、立方晶の岩塩構造をとる酸化マグネシウム相およびマグネシウムとガリウムを含む複合酸化物MgGa相による回折ピークが確認された。前出の式(A)で定義される、酸化亜鉛相(101)のピーク強度に対する複合酸化物MgGa相の(311)ピーク強度比は45%であった。
酸化物焼結体をボンディングしてスパッタリングターゲットとし、直流スパッタリングを行ったが、酸化物焼結体の比抵抗が低かったにもかかわらずアーク放電が頻発し、安定した成膜ができなかった。結果を表1に示す。
(Comparative Example 5)
Magnesium oxide powder having an average particle size of about 5 μm is used as a raw material powder, the mixing time by a wet ball mill is shortened to 2 hours, the Ga / (Zn + Ga) atomic ratio is 0.08, and the Mg / (Zn + Ga + Mg) atomic ratio is An oxide sintered body containing zinc oxide containing gallium and magnesium as a main component was produced by the same production method as in Example 2 except that was changed to 0.32. When the composition of the obtained oxide sintered body was analyzed, it was confirmed that it was almost the same as the blend composition. When the specific resistance value of the oxide sintered body was measured, it was 5 kΩcm or less. The density was 4.8 g / cm 3 .
Phase identification of sintered oxides by X-ray diffraction measurement revealed that in addition to a zinc oxide phase with a hexagonal wurtzite structure, a magnesium oxide phase with a cubic rock salt structure and a composite containing magnesium and gallium A diffraction peak due to the oxide MgGa 2 O 4 phase was confirmed. The ratio of the (311) peak intensity of the composite oxide MgGa 2 O 4 phase to the peak intensity of the zinc oxide phase (101) defined by the above formula (A) was 45%.
The oxide sintered body was bonded to form a sputtering target, and direct current sputtering was performed. However, although the specific resistance of the oxide sintered body was low, arc discharge occurred frequently and stable film formation was not possible. The results are shown in Table 1.

(実施例12)
ガリウムの代わりにアルミニウムを添加するため、出発原料として酸化ガリウム粉末ではなく酸化アルミニウム粉末を用いた以外は、実施例2と同様の作製方法で、アルミニウムとマグネシウムを含む酸化亜鉛を主成分とし、AlがAl/(Zn+Al)原子数比として0.005で、MgがMg/(Zn+Al+Mg)原子数比として0.02含有する酸化物焼結体を作製した。得られた酸化物焼結体の組成を分析したところ、ほぼ配合組成と同じであることを確認した。酸化物焼結体の比抵抗値を測定したところ、比抵抗が5kΩcm以下であることが確認された。また密度は5.6g/cmであった。
X線回折測定による酸化物焼結体の相同定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみが確認され、立方晶の岩塩構造をとる酸化マグネシウム相またはマグネシウムとアルミニウムを含む複合酸化物MgAl相による回折ピークは確認されなかった。すなわち、前出の式(A)で定義される、酸化亜鉛相(101)のピーク強度に対する複合酸化物MgAl相の(311)ピーク強度比は0%であった。
このような酸化物焼結体をボンディングしてスパッタリングターゲットとし、直流スパッタリングによる成膜を行った。アーク放電は起こらず、安定した成膜が可能であった。得られた透明導電膜の組成は、ターゲットとほぼ同じであることが確認された。膜の生成相をX線回折測定によって同定したところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみによって構成されており、立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相の存在は確認されなかった。この六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の回折ピークは、c面(002)反射によるもののみが観察され、前出の式(B)で定義される、前記酸化亜鉛相のa面(100)に対するc面(002)のピーク強度比は100%であった。膜の比抵抗を測定したところ、2.1×10−3Ωcmであった。
次に、得られた透明導電膜をITO−06Nに浸漬した場合のエッチングレートを測定したところ、90nm/minであり、適度なエッチングレートであった。また、5%KOHに浸漬した場合のエッチングレートは20nm/minであり、わずかにエッチングされたが十分な耐アルカリ性が得られた。結果を表1に示す。
Example 12
In order to add aluminum instead of gallium, except that gallium oxide powder was used instead of gallium oxide powder as a starting material, the production method was the same as that of Example 2, and the main component was zinc oxide containing aluminum and magnesium. An oxide sintered body was prepared in which Al is 0.005 as the Al / (Zn + Al) atomic ratio and Mg is 0.02 as the Mg / (Zn + Al + Mg) atomic ratio. When the composition of the obtained oxide sintered body was analyzed, it was confirmed that it was almost the same as the blend composition. When the specific resistance value of the oxide sintered body was measured, it was confirmed that the specific resistance was 5 kΩcm or less. The density was 5.6 g / cm 3 .
Phase identification of oxide sinter by X-ray diffraction measurement confirmed only zinc oxide phase with hexagonal wurtzite structure, including magnesium oxide phase with cubic rock salt structure or containing magnesium and aluminum A diffraction peak due to the composite oxide MgAl 2 O 4 phase was not confirmed. That is, the (311) peak intensity ratio of the composite oxide MgAl 2 O 4 phase to the peak intensity of the zinc oxide phase (101) defined by the above formula (A) was 0%.
Such oxide sintered bodies were bonded to form a sputtering target, and a film was formed by direct current sputtering. Arc discharge did not occur and stable film formation was possible. It was confirmed that the composition of the obtained transparent conductive film was almost the same as that of the target. When the formation phase of the film was identified by X-ray diffraction measurement, it was composed only of a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, and the presence of a zinc oxide phase having a cubic rock salt structure was not confirmed. As for the diffraction peak of the zinc oxide phase having the hexagonal wurtzite structure, only the c-plane (002) reflection is observed, and the a-plane of the zinc oxide phase defined by the above formula (B) ( The peak intensity ratio of c-plane (002) to 100) was 100%. When the specific resistance of the film was measured, it was 2.1 × 10 −3 Ωcm.
Next, when the etching rate when the obtained transparent conductive film was immersed in ITO-06N was measured, it was 90 nm / min, which was an appropriate etching rate. Further, the etching rate when immersed in 5% KOH was 20 nm / min, and although it was slightly etched, sufficient alkali resistance was obtained. The results are shown in Table 1.

(実施例13)
ガリウムの代わりにアルミニウムを添加するため、出発原料として酸化ガリウム粉末でなく酸化アルミニウム粉末を用いた以外は、実施例6と同様の作製方法で、Al/(Zn+Al)原子数比が0.03、Mg/(Zn+Al+Mg)原子数比が0.10の組成で、アルミニウムとマグネシウムを含む酸化亜鉛を主成分とする酸化物焼結体を作製した。
得られた酸化物焼結体の組成を分析したところ、ほぼ配合組成と同じであることを確認した。酸化物焼結体の比抵抗値を測定したところ、比抵抗が1kΩcm以下であることが確認された。また密度は5.4g/cmであった。X線回折測定による酸化物焼結体の相同定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみが確認され、立方晶の岩塩構造をとる酸化マグネシウム相またはマグネシウムとアルミニウムを含む複合酸化物MgAl相による回折ピークは確認されなかった。すなわち、前出の式(A)で定義される、酸化亜鉛相(101)のピーク強度に対する複合酸化物MgAl相の(311)ピーク強度比は0%であった。
このような酸化物焼結体をボンディングしてスパッタリングターゲットとし、直流スパッタリングによる成膜を行った。アーク放電は起こらず、安定した成膜が可能であった。得られた透明導電膜の組成は、ターゲットとほぼ同じであることが確認された。膜の生成相をX線回折測定によって同定したところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみによって構成されており、立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相の存在は確認されなかった。この六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の回折ピークは、c面(002)反射によるもののみが観察され、前出の式(B)で定義される、前記酸化亜鉛相のa面(100)に対するc面(002)のピーク強度比は100%であった。膜の比抵抗を測定したところ、9.9×10−4Ωcmであった。
次に、得られた透明導電膜をITO−06Nに浸漬した場合のエッチングレートを測定したところ、70nm/minであり、適度なエッチングレートであった。5%KOHに対しては全くエッチングされず、十分な耐アルカリ性が得られた。結果を表1に示す。
(Example 13)
In order to add aluminum instead of gallium, the Al / (Zn + Al) atomic ratio is 0.03 in the same production method as in Example 6 except that aluminum oxide powder is used instead of gallium oxide powder as a starting material. An oxide sintered body having a composition with an Mg / (Zn + Al + Mg) atomic ratio of 0.10 and mainly containing zinc oxide containing aluminum and magnesium was produced.
When the composition of the obtained oxide sintered body was analyzed, it was confirmed that it was almost the same as the blend composition. When the specific resistance value of the oxide sintered body was measured, it was confirmed that the specific resistance was 1 kΩcm or less. The density was 5.4 g / cm 3 . Phase identification of oxide sinter by X-ray diffraction measurement confirmed only zinc oxide phase with hexagonal wurtzite structure, including magnesium oxide phase with cubic rock salt structure or containing magnesium and aluminum A diffraction peak due to the composite oxide MgAl 2 O 4 phase was not confirmed. That is, the (311) peak intensity ratio of the composite oxide MgAl 2 O 4 phase to the peak intensity of the zinc oxide phase (101) defined by the above formula (A) was 0%.
Such oxide sintered bodies were bonded to form a sputtering target, and a film was formed by direct current sputtering. Arc discharge did not occur and stable film formation was possible. It was confirmed that the composition of the obtained transparent conductive film was almost the same as that of the target. When the formation phase of the film was identified by X-ray diffraction measurement, it was composed only of a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, and the presence of a zinc oxide phase having a cubic rock salt structure was not confirmed. As for the diffraction peak of the zinc oxide phase having the hexagonal wurtzite structure, only the c-plane (002) reflection is observed, and the a-plane of the zinc oxide phase defined by the above formula (B) ( The peak intensity ratio of c-plane (002) to 100) was 100%. When the specific resistance of the film was measured, it was 9.9 × 10 −4 Ωcm.
Next, when the etching rate when the obtained transparent conductive film was immersed in ITO-06N was measured, it was 70 nm / min and was an appropriate etching rate. Etching was not performed at all with respect to 5% KOH, and sufficient alkali resistance was obtained. The results are shown in Table 1.

(実施例14)
ガリウムの代わりにアルミニウムを添加するため、出発原料として酸化ガリウム粉末でなく酸化アルミニウム粉末を用いた以外は、実施例8と同様の作製方法で、アルミニウムとマグネシウムを含む酸化亜鉛を主成分とするAl/(Zn+Al)原子数比が0.05、Mg/(Zn+Al+Mg)原子数比が0.18の組成である酸化物焼結体を作製した。
得られた酸化物焼結体の組成を分析したところ、ほぼ配合組成と同じであることを確認した。酸化物焼結体の比抵抗値を測定したところ、比抵抗が1kΩcm以下であることが確認された。また密度は5.3g/cmであった。X線回折測定による酸化物焼結体の相同定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみが確認され、立方晶の岩塩構造をとる酸化マグネシウム相またはマグネシウムとアルミニウムを含む複合酸化物MgAl相による回折ピークは確認されなかった。すなわち、前出の式(A)で定義される、酸化亜鉛相(101)のピーク強度に対する複合酸化物MgAl相の(311)ピーク強度比は0%であった。
このような酸化物焼結体をボンディングしてスパッタリングターゲットとし、直流スパッタリングによる成膜を行った。アーク放電は起こらず、安定した成膜が可能であった。得られた透明導電膜の組成は、ターゲットとほぼ同じであることが確認された。膜の生成相をX線回折測定によって同定したところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみによって構成されており、立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相の存在は確認されなかった。この六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の回折ピークは、c面(002)反射によるもののみが観察され、前出の式(B)で定義される、前記酸化亜鉛相のa面(100)に対するc面(002)のピーク強度比は100%であった。なお、c面(002)反射によるピーク強度は、マグネシウムを添加していない比較例1の約2.1倍の高い強度を示した。膜の比抵抗を測定したところ、1.0×10−3Ωcmであった。
次に、得られた透明導電膜をITO−06Nに浸漬した場合のエッチングレートを測定したところ、70nm/minであり、適度なエッチングレートであった。5%KOHに対しては全くエッチングされず、十分な耐アルカリ性が得られた。結果を表1に示す。なお、5%KOHによる耐アルカリ性については、液温50℃でのより厳しい条件での試験も実施した。その結果においても、全くエッチングされず、優れた耐アルカリ性を示した。実施例4の結果と併せて考えると、アルミニウム量およびマグネシウム量が適当な組成であることと、優れた結晶性を有することによる相乗効果によって、耐酸性ならびに耐アルカリ性が一層向上したものと考えられる。
(Example 14)
In order to add aluminum in place of gallium, Al is mainly composed of zinc oxide containing aluminum and magnesium by the same production method as in Example 8 except that aluminum oxide powder is used instead of gallium oxide powder as a starting material. An oxide sintered body having a composition having a / (Zn + Al) atomic ratio of 0.05 and an Mg / (Zn + Al + Mg) atomic ratio of 0.18 was produced.
When the composition of the obtained oxide sintered body was analyzed, it was confirmed that it was almost the same as the blend composition. When the specific resistance value of the oxide sintered body was measured, it was confirmed that the specific resistance was 1 kΩcm or less. The density was 5.3 g / cm 3 . Phase identification of oxide sinter by X-ray diffraction measurement confirmed only zinc oxide phase with hexagonal wurtzite structure, including magnesium oxide phase with cubic rock salt structure or containing magnesium and aluminum A diffraction peak due to the composite oxide MgAl 2 O 4 phase was not confirmed. That is, the (311) peak intensity ratio of the composite oxide MgAl 2 O 4 phase to the peak intensity of the zinc oxide phase (101) defined by the above formula (A) was 0%.
Such oxide sintered bodies were bonded to form a sputtering target, and a film was formed by direct current sputtering. Arc discharge did not occur and stable film formation was possible. It was confirmed that the composition of the obtained transparent conductive film was almost the same as that of the target. When the formation phase of the film was identified by X-ray diffraction measurement, it was composed only of a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, and the presence of a zinc oxide phase having a cubic rock salt structure was not confirmed. As for the diffraction peak of the zinc oxide phase having the hexagonal wurtzite structure, only the c-plane (002) reflection is observed, and the a-plane of the zinc oxide phase defined by the above formula (B) ( The peak intensity ratio of c-plane (002) to 100) was 100%. The peak intensity due to c-plane (002) reflection was about 2.1 times as high as that of Comparative Example 1 in which magnesium was not added. When the specific resistance of the film was measured, it was 1.0 × 10 −3 Ωcm.
Next, when the etching rate when the obtained transparent conductive film was immersed in ITO-06N was measured, it was 70 nm / min and was an appropriate etching rate. Etching was not performed at all with respect to 5% KOH, and sufficient alkali resistance was obtained. The results are shown in Table 1. In addition, about the alkali resistance by 5% KOH, the test on the severer conditions at the liquid temperature of 50 degreeC was also implemented. Even in the result, it was not etched at all and showed excellent alkali resistance. Considering together with the result of Example 4, it is considered that the acid resistance and the alkali resistance are further improved by the synergistic effect by having an appropriate amount of aluminum and magnesium and having excellent crystallinity. .

(実施例15)
実施例6で添加したガリウムの一部をアルミニウムに置き換えて、Ga/(Zn+Ga)原子数比を0.025、Al/(Zn+Al)原子数比を0.005とした以外は、実施例6と同様の作製方法で、ガリウム、アルミニウム、ならびにマグネシウムを含む酸化亜鉛を主成分とする酸化物焼結体を作製した。
得られた酸化物焼結体の組成を分析したところ、ほぼ配合組成と同じであることを確認した。酸化物焼結体の比抵抗値を測定したところ、比抵抗が1kΩcm以下であることが確認された。また密度は5.4g/cmであった。X線回折測定による酸化物焼結体の相同定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみが確認され、立方晶の岩塩構造をとる酸化マグネシウム相、またはマグネシウムとガリウムを含む複合酸化物MgGa相ならびにマグネシウムとアルミニウムを含む複合酸化物MgAl相による回折ピークは確認されなかった。すなわち、前出の式(A)で定義される、酸化亜鉛相(101)のピーク強度に対する複合酸化物MgGa相の(311)ピーク強度とMgAl相の(311)ピーク強度の和の比率は0%であった。
このような酸化物焼結体をボンディングしてスパッタリングターゲットとし、直流スパッタリングによる成膜を行った。アーク放電は起こらず、安定した成膜が可能であった。得られた透明導電膜の組成は、ターゲットとほぼ同じであることが確認された。膜の生成相をX線回折測定によって同定したところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみによって構成されており、立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相の存在は確認されなかった。この六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の回折ピークは、c面(002)反射によるもののみが観察され、前出の式(B)で定義される、前記酸化亜鉛相のa面(100)に対するc面(002)のピーク強度比は100%であった。膜の比抵抗を測定したところ、1.1×10−3Ωcmを示し、実施例6よりはわずかに高かった。
次に、得られた透明導電膜をITO−06Nに浸漬した場合のエッチングレートを測定したところ、70nm/minであり、適度なエッチングレートであった。5%KOHに対しては全くエッチングされず、十分な耐アルカリ性が得られた。結果を表1に示す。
(Example 15)
Except for replacing part of the gallium added in Example 6 with aluminum and setting the Ga / (Zn + Ga) atomic ratio to 0.025 and Al / (Zn + Al) atomic ratio to 0.005, An oxide sintered body mainly composed of zinc oxide containing gallium, aluminum, and magnesium was manufactured by the same manufacturing method.
When the composition of the obtained oxide sintered body was analyzed, it was confirmed that it was almost the same as the blend composition. When the specific resistance value of the oxide sintered body was measured, it was confirmed that the specific resistance was 1 kΩcm or less. The density was 5.4 g / cm 3 . As a result of phase identification of the oxide sintered body by X-ray diffraction measurement, only a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure was confirmed, and a magnesium oxide phase having a cubic rock salt structure, or magnesium and gallium were added. Diffraction peaks due to the composite oxide MgGa 2 O 4 phase containing and the composite oxide MgAl 2 O 4 phase containing magnesium and aluminum were not confirmed. That is, the (311) peak intensity of the composite oxide MgGa 2 O 4 phase and the (311) peak intensity of the MgAl 2 O 4 phase with respect to the peak intensity of the zinc oxide phase (101) defined by the above formula (A) The sum ratio was 0%.
Such oxide sintered bodies were bonded to form a sputtering target, and a film was formed by direct current sputtering. Arc discharge did not occur and stable film formation was possible. It was confirmed that the composition of the obtained transparent conductive film was almost the same as that of the target. When the formation phase of the film was identified by X-ray diffraction measurement, it was composed only of a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, and the presence of a zinc oxide phase having a cubic rock salt structure was not confirmed. As for the diffraction peak of the zinc oxide phase having the hexagonal wurtzite structure, only the c-plane (002) reflection is observed, and the a-plane of the zinc oxide phase defined by the above formula (B) ( The peak intensity ratio of c-plane (002) to 100) was 100%. When the specific resistance of the film was measured, it was 1.1 × 10 −3 Ωcm, which was slightly higher than Example 6.
Next, when the etching rate when the obtained transparent conductive film was immersed in ITO-06N was measured, it was 70 nm / min and was an appropriate etching rate. Etching was not performed at all with respect to 5% KOH, and sufficient alkali resistance was obtained. The results are shown in Table 1.

(実施例16)
成膜方法をイオンプレーティング法に変更し、実施例6と同様の組成、すなわちGa/(Zn+Ga)原子数比を0.03に、Mg/(Zn+Ga+Mg)原子数比を0.10の酸化物焼結体からなるタブレットを用いて、成膜を実施した。酸化物焼結体の作製方法は、実施例1とほぼ同様の作製方法であるが、先に述べたように、イオンプレーティング用のタブレットとして用いる場合には、密度を低くする必要があるため、焼結温度を1100℃とした。タブレットは、焼結後の寸法が、直径30mm、高さ40mmとなるよう、予め成形した。得られた酸化物焼結体の組成を分析したところ、ほぼ配合組成と同じであることを確認した。酸化物焼結体の比抵抗値を測定したところ、比抵抗が1kΩcm以下であることが確認された。また密度は3.9g/cmであった。
X線回折測定による酸化物焼結体の相同定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみが確認され、立方晶の岩塩構造をとる酸化マグネシウム相またはマグネシウムとガリウムを含む複合酸化物MgGa相による回折ピークは確認されなかった。すなわち、前出の式(A)で定義される、酸化亜鉛相(101)のピーク強度に対する複合酸化物MgGa相の(311)ピーク強度比は0%であった。
このような酸化物焼結体をタブレットとして用い、イオンプレーティング法による成膜を行った。成膜には、高密度プラズマアシスト蒸着法(HDPE法)が可能な反応性プラズマ蒸着装置を用いた。成膜条件としては、蒸発源と基板間距離を0.6m、プラズマガンの放電電流を100A、Ar流量を30sccm、O流量を10sccmとした。
本発明の酸化物焼結体をタブレットとして用いた場合には、安定した成膜が可能であった。得られた透明導電膜の組成は、タブレットとほぼ同じであることが確認された。膜の生成相をX線回折測定によって同定したところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみによって構成されており、立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相の存在は確認されなかった。この六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の回折ピークは、c面(002)反射によるもののみが観察され、前出の式(B)で定義される、前記酸化亜鉛相のa面(100)に対するc面(002)のピーク強度比は100%であった。膜の比抵抗を測定したところ、7.2×10−4Ωcmであった。
次に、得られた透明導電膜をITO−06Nに浸漬した場合のエッチングレートを測定したところ、60nm/minであり、適度なエッチングレートであった。5%KOHに対しては全くエッチングされず、十分な耐アルカリ性が得られた。結果を表1に示す。
(Example 16)
The film forming method was changed to the ion plating method, and the same composition as in Example 6, that is, an oxide having a Ga / (Zn + Ga) atomic ratio of 0.03 and an Mg / (Zn + Ga + Mg) atomic ratio of 0.10 Film formation was performed using a tablet made of a sintered body. The method of manufacturing the oxide sintered body is substantially the same as that of Example 1, but as described above, when used as a tablet for ion plating, it is necessary to reduce the density. The sintering temperature was 1100 ° C. The tablet was molded in advance so that the dimensions after sintering were 30 mm in diameter and 40 mm in height. When the composition of the obtained oxide sintered body was analyzed, it was confirmed that it was almost the same as the blend composition. When the specific resistance value of the oxide sintered body was measured, it was confirmed that the specific resistance was 1 kΩcm or less. The density was 3.9 g / cm 3 .
Phase identification of oxide sinter by X-ray diffraction measurement confirmed only zinc oxide phase with hexagonal wurtzite structure, containing magnesium oxide phase with cubic rock salt structure or containing magnesium and gallium A diffraction peak due to the composite oxide MgGa 2 O 4 phase was not confirmed. That is, the (311) peak intensity ratio of the composite oxide MgGa 2 O 4 phase to the peak intensity of the zinc oxide phase (101) defined by the above formula (A) was 0%.
Using such an oxide sintered body as a tablet, a film was formed by an ion plating method. For the film formation, a reactive plasma vapor deposition apparatus capable of high density plasma assisted vapor deposition (HDPE method) was used. The film forming conditions were such that the distance between the evaporation source and the substrate was 0.6 m, the discharge current of the plasma gun was 100 A, the Ar flow rate was 30 sccm, and the O 2 flow rate was 10 sccm.
When the oxide sintered body of the present invention was used as a tablet, stable film formation was possible. It was confirmed that the composition of the obtained transparent conductive film was almost the same as that of the tablet. When the formation phase of the film was identified by X-ray diffraction measurement, it was composed only of a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, and the presence of a zinc oxide phase having a cubic rock salt structure was not confirmed. As for the diffraction peak of the zinc oxide phase having the hexagonal wurtzite structure, only the c-plane (002) reflection is observed, and the a-plane of the zinc oxide phase defined by the above formula (B) ( The peak intensity ratio of c-plane (002) to 100) was 100%. The specific resistance of the film was measured and found to be 7.2 × 10 −4 Ωcm.
Next, when the etching rate when the obtained transparent conductive film was immersed in ITO-06N was measured, it was 60 nm / min, which was an appropriate etching rate. Etching was not performed at all with respect to 5% KOH, and sufficient alkali resistance was obtained. The results are shown in Table 1.

(実施例17)
Ga/(Zn+Ga)原子数比を0.065に、Mg/(Zn+Ga+Mg)原子数比を0.115に変更した以外は、実施例2と同様の作製方法で、ガリウムとマグネシウムを含む酸化亜鉛を主成分とする酸化物焼結体を作製した。得られた酸化物焼結体の組成を分析したところ、ほぼ配合組成と同じであることを確認した。酸化物焼結体の比抵抗値を測定したところ、比抵抗が1kΩcm以下であることが確認された。また密度は5.4g/cmであった。
X線回折測定による酸化物焼結体の相同定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみが確認され、立方晶の岩塩構造をとる酸化マグネシウム相、またはマグネシウムとガリウムを含む複合酸化物MgGa相による回折ピークは確認されなかった。すなわち、前出の式(A)で定義される、酸化亜鉛相(101)のピーク強度に対する複合酸化物MgGa相の(311)ピーク強度比は0%であった。
このような酸化物焼結体をボンディングしてスパッタリングターゲットとし、直流スパッタリングによる成膜を行った。アーク放電は起こらず、安定した成膜が可能であった。得られた透明導電膜の組成は、ターゲットとほぼ同じであることが確認された。膜の生成相をX線回折測定によって同定した結果を図1に示す。六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみによって構成されており、立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相の存在は確認されなかった。この六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の回折ピークは、c面(002)反射によるもののみが観察され、前出の式(B)で定義される、前記酸化亜鉛相のa面(100)に対するc面(002)のピーク強度比は100%であった。なお、c面(002)反射によるピーク強度は、図1に同様に示した実施例4より一段高い強度を示し、マグネシウムを添加していない比較例1の約2.4倍の高い強度を示した。この膜の比抵抗を測定したところ、8.8×10−4Ωcmであった。
次に、得られた透明導電膜をITO−06Nに浸漬した場合のエッチングレートを測定したところ、一段と優れた耐酸性を示し、40nm/minの適度なエッチングレートであった。5%KOHに対しては全くエッチングされず、十分な耐アルカリ性が得られた。結果を表1に示す。なお、5%KOHによる耐アルカリ性については、液温50℃でのより厳しい条件での試験も実施した。その結果においても、全くエッチングされず、優れた耐アルカリ性を示した。このように一段と優れた諸特性が得られた理由は、ガリウム量およびマグネシウム量が適当な組成であることと、優れた結晶性を有することによる相乗効果によって、耐酸性ならびに耐アルカリ性が一層向上したものと考えられる。
(Example 17)
Zinc oxide containing gallium and magnesium was produced in the same manner as in Example 2 except that the Ga / (Zn + Ga) atomic ratio was changed to 0.065 and the Mg / (Zn + Ga + Mg) atomic ratio was changed to 0.115. An oxide sintered body having a main component was produced. When the composition of the obtained oxide sintered body was analyzed, it was confirmed that it was almost the same as the blend composition. When the specific resistance value of the oxide sintered body was measured, it was confirmed that the specific resistance was 1 kΩcm or less. The density was 5.4 g / cm 3 .
As a result of phase identification of the oxide sintered body by X-ray diffraction measurement, only a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure was confirmed, and a magnesium oxide phase having a cubic rock salt structure, or magnesium and gallium were observed. A diffraction peak due to the composite oxide MgGa 2 O 4 phase contained was not confirmed. That is, the (311) peak intensity ratio of the composite oxide MgGa 2 O 4 phase to the peak intensity of the zinc oxide phase (101) defined by the above formula (A) was 0%.
Such oxide sintered bodies were bonded to form a sputtering target, and a film was formed by direct current sputtering. Arc discharge did not occur and stable film formation was possible. It was confirmed that the composition of the obtained transparent conductive film was almost the same as that of the target. The result of identifying the formation phase of the film by X-ray diffraction measurement is shown in FIG. It was composed only of a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, and the presence of a zinc oxide phase having a cubic rock salt structure was not confirmed. As for the diffraction peak of the zinc oxide phase having the hexagonal wurtzite structure, only the c-plane (002) reflection is observed, and the a-plane of the zinc oxide phase defined by the above formula (B) ( The peak intensity ratio of c-plane (002) to 100) was 100%. The peak intensity due to the c-plane (002) reflection is one level higher than that of Example 4 similarly shown in FIG. 1, and is about 2.4 times higher than that of Comparative Example 1 in which magnesium is not added. It was. When the specific resistance of this film was measured, it was 8.8 × 10 −4 Ωcm.
Next, when the etching rate when the obtained transparent conductive film was immersed in ITO-06N was measured, it showed much better acid resistance and was an appropriate etching rate of 40 nm / min. Etching was not performed at all with respect to 5% KOH, and sufficient alkali resistance was obtained. The results are shown in Table 1. In addition, about the alkali resistance by 5% KOH, the test on the severer conditions at the liquid temperature of 50 degreeC was also implemented. Even in the result, it was not etched at all and showed excellent alkali resistance. The reason why much more excellent characteristics were obtained in this way was that the acid and alkali resistance were further improved by the synergistic effect due to the appropriate composition of gallium and magnesium and the excellent crystallinity. It is considered a thing.

(実施例18)
Ga/(Zn+Ga)原子数比を0.06に、Mg/(Zn+Ga+Mg)原子数比を0.098に変更した以外は、実施例2と同様の作製方法で、ガリウムとマグネシウムを含む酸化亜鉛を主成分とする酸化物焼結体を作製した。得られた酸化物焼結体の組成を分析したところ、ほぼ配合組成と同じであることを確認した。酸化物焼結体の比抵抗値を測定したところ、比抵抗が1kΩcm以下であることが確認された。また密度は5.5g/cmであった。
X線回折測定による酸化物焼結体の相同定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみが確認され、立方晶の岩塩構造をとる酸化マグネシウム相、またはマグネシウムとガリウムを含む複合酸化物MgGa相による回折ピークは確認されなかった。すなわち、前出の式(A)で定義される、酸化亜鉛相(101)のピーク強度に対する複合酸化物MgGa相の(311)ピーク強度比は0%であった。
このような酸化物焼結体をボンディングしてスパッタリングターゲットとし、直流スパッタリングによる成膜を行った。アーク放電は起こらず、安定した成膜が可能であった。得られた透明導電膜の組成は、ターゲットとほぼ同じであることが確認された。結果を図1に示す。六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみによって構成されており、立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相の存在は確認されなかった。この六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の回折ピークは、c面(002)反射によるもののみが観察され、前出の式(B)で定義される、前記酸化亜鉛相のa面(100)に対するc面(002)のピーク強度比は100%であった。なお、c面(002)反射によるピーク強度は、図1に同様に示した実施例4より一段高い強度を示し、マグネシウムを添加していない比較例1の約2.1倍の高い強度を示した。膜の比抵抗を測定したところ、8.9×10−4Ωcmであった。
次に、得られた透明導電膜をITO−06Nに浸漬した場合のエッチングレートを測定したところ、50nm/minであり、適度なエッチングレートであった。5%KOHに対しては全くエッチングされず、十分な耐アルカリ性が得られた。結果を表1に示す。なお、5%KOHによる耐アルカリ性については、液温50℃でのより厳しい条件での試験も実施した。その結果においても、全くエッチングされず、優れた耐アルカリ性を示した。このように一段と優れた諸特性が得られた理由は、ガリウム量およびマグネシウム量が適当な組成であることと、優れた結晶性を有することによる相乗効果によって、耐酸性ならびに耐アルカリ性が一層向上したものと考えられる。
(Example 18)
Zinc oxide containing gallium and magnesium was produced in the same manner as in Example 2 except that the Ga / (Zn + Ga) atomic ratio was changed to 0.06 and the Mg / (Zn + Ga + Mg) atomic ratio was changed to 0.098. An oxide sintered body having a main component was produced. When the composition of the obtained oxide sintered body was analyzed, it was confirmed that it was almost the same as the blend composition. When the specific resistance value of the oxide sintered body was measured, it was confirmed that the specific resistance was 1 kΩcm or less. The density was 5.5 g / cm 3 .
As a result of phase identification of the oxide sintered body by X-ray diffraction measurement, only a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure was confirmed, and a magnesium oxide phase having a cubic rock salt structure, or magnesium and gallium were observed. A diffraction peak due to the composite oxide MgGa 2 O 4 phase contained was not confirmed. That is, the (311) peak intensity ratio of the composite oxide MgGa 2 O 4 phase to the peak intensity of the zinc oxide phase (101) defined by the above formula (A) was 0%.
Such oxide sintered bodies were bonded to form a sputtering target, and a film was formed by direct current sputtering. Arc discharge did not occur and stable film formation was possible. It was confirmed that the composition of the obtained transparent conductive film was almost the same as that of the target. The results are shown in FIG. It was composed only of a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, and the presence of a zinc oxide phase having a cubic rock salt structure was not confirmed. As for the diffraction peak of the zinc oxide phase having the hexagonal wurtzite structure, only the c-plane (002) reflection is observed, and the a-plane of the zinc oxide phase defined by the above formula (B) ( The peak intensity ratio of c-plane (002) to 100) was 100%. The peak intensity due to c-plane (002) reflection is one step higher than that of Example 4 similarly shown in FIG. 1 and about 2.1 times higher than that of Comparative Example 1 in which magnesium is not added. It was. When the specific resistance of the film was measured, it was 8.9 × 10 −4 Ωcm.
Next, when the etching rate when the obtained transparent conductive film was immersed in ITO-06N was measured, it was 50 nm / min and was an appropriate etching rate. Etching was not performed at all with respect to 5% KOH, and sufficient alkali resistance was obtained. The results are shown in Table 1. In addition, about the alkali resistance by 5% KOH, the test on the severer conditions at the liquid temperature of 50 degreeC was also implemented. Even in the result, it was not etched at all and showed excellent alkali resistance. The reason why much more excellent characteristics were obtained in this way was that the acid and alkali resistance were further improved by the synergistic effect due to the appropriate composition of gallium and magnesium and the excellent crystallinity. It is considered a thing.

(実施例19)
Ga/(Zn+Ga)原子数比を0.035に、Mg/(Zn+Ga+Mg)原子数比を0.15に変更した以外は、実施例2と同様の作製方法で、ガリウムとマグネシウムを含む酸化亜鉛を主成分とする酸化物焼結体を作製した。得られた酸化物焼結体の組成を分析したところ、ほぼ配合組成と同じであることを確認した。酸化物焼結体の比抵抗値を測定したところ、比抵抗が1kΩcm以下であることが確認された。また密度は5.3g/cmであった。
X線回折測定による酸化物焼結体の相同定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみが確認され、立方晶の岩塩構造をとる酸化マグネシウム相、またはマグネシウムとガリウムを含む複合酸化物MgGa相による回折ピークは確認されなかった。すなわち、前出の式(A)で定義される、酸化亜鉛相(101)のピーク強度に対する複合酸化物MgGa相の(311)ピーク強度比は0%であった。
このような酸化物焼結体をボンディングしてスパッタリングターゲットとし、直流スパッタリングによる成膜を行った。アーク放電は起こらず、安定した成膜が可能であった。得られた透明導電膜の組成は、ターゲットとほぼ同じであることが確認された。膜の生成相をX線回折測定によって同定したところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみによって構成されており、立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相の存在は確認されなかった。この六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の回折ピークは、c面(002)反射によるもののみが観察され、前出の式(B)で定義される、前記酸化亜鉛相のa面(100)に対するc面(002)のピーク強度比は100%であった。なお、c面(002)反射によるピーク強度は、図1に同様に示した実施例4より一段高い強度を示し、マグネシウムを添加していない比較例1の約1.9倍の高い強度を示した。膜の比抵抗を測定したところ、9.7×10−4Ωcmであった。
次に、得られた透明導電膜をITO−06Nに浸漬した場合のエッチングレートを測定したところ、60nm/minであり、適度なエッチングレートであった。5%KOHに対しては全くエッチングされず、十分な耐アルカリ性が得られた。結果を表1に示す。なお、5%KOHによる耐アルカリ性については、液温50℃でのより厳しい条件での試験も実施した。その結果においても、全くエッチングされず、優れた耐アルカリ性を示した。このように一段と優れた諸特性が得られた理由は、ガリウム量およびマグネシウム量が適当な組成であることと、優れた結晶性を有することによる相乗効果によって、耐酸性ならびに耐アルカリ性が一層向上したものと考えられる。
Example 19
Zinc oxide containing gallium and magnesium was produced in the same manner as in Example 2 except that the Ga / (Zn + Ga) atomic ratio was changed to 0.035 and the Mg / (Zn + Ga + Mg) atomic ratio was changed to 0.15. An oxide sintered body having a main component was produced. When the composition of the obtained oxide sintered body was analyzed, it was confirmed that it was almost the same as the blend composition. When the specific resistance value of the oxide sintered body was measured, it was confirmed that the specific resistance was 1 kΩcm or less. The density was 5.3 g / cm 3 .
As a result of phase identification of the oxide sintered body by X-ray diffraction measurement, only a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure was confirmed, and a magnesium oxide phase having a cubic rock salt structure, or magnesium and gallium were observed. A diffraction peak due to the composite oxide MgGa 2 O 4 phase contained was not confirmed. That is, the (311) peak intensity ratio of the composite oxide MgGa 2 O 4 phase to the peak intensity of the zinc oxide phase (101) defined by the above formula (A) was 0%.
Such oxide sintered bodies were bonded to form a sputtering target, and a film was formed by direct current sputtering. Arc discharge did not occur and stable film formation was possible. It was confirmed that the composition of the obtained transparent conductive film was almost the same as that of the target. When the formation phase of the film was identified by X-ray diffraction measurement, it was composed only of a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, and the presence of a zinc oxide phase having a cubic rock salt structure was not confirmed. As for the diffraction peak of the zinc oxide phase having the hexagonal wurtzite structure, only the c-plane (002) reflection is observed, and the a-plane of the zinc oxide phase defined by the above formula (B) ( The peak intensity ratio of c-plane (002) to 100) was 100%. The peak intensity due to the c-plane (002) reflection is one level higher than that of Example 4 similarly shown in FIG. 1, and is about 1.9 times higher than that of Comparative Example 1 in which magnesium is not added. It was. When the specific resistance of the film was measured, it was 9.7 × 10 −4 Ωcm.
Next, when the etching rate when the obtained transparent conductive film was immersed in ITO-06N was measured, it was 60 nm / min, which was an appropriate etching rate. Etching was not performed at all with respect to 5% KOH, and sufficient alkali resistance was obtained. The results are shown in Table 1. In addition, about the alkali resistance by 5% KOH, the test on the severer conditions at the liquid temperature of 50 degreeC was also implemented. Even in the result, it was not etched at all and showed excellent alkali resistance. The reason why much more excellent characteristics were obtained in this way was that the acid and alkali resistance were further improved by the synergistic effect due to the appropriate composition of gallium and magnesium and the excellent crystallinity. It is considered a thing.

(実施例20)
Ga/(Zn+Ga)原子数比を0.08に、Mg/(Zn+Ga+Mg)原子数比を0.18に変更した以外は、実施例2と同様の作製方法で、ガリウムとマグネシウムを含む酸化亜鉛を主成分とする酸化物焼結体を作製した。得られた酸化物焼結体の組成を分析したところ、ほぼ配合組成と同じであることを確認した。酸化物焼結体の比抵抗値を測定したところ、比抵抗が1kΩcm以下であることが確認された。また密度は5.3g/cmであった。
X線回折測定による酸化物焼結体の相同定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみが確認され、立方晶の岩塩構造をとる酸化マグネシウム相、またはマグネシウムとガリウムを含む複合酸化物MgGa相による回折ピークは確認されなかった。すなわち、前出の式(A)で定義される、酸化亜鉛相(101)のピーク強度に対する複合酸化物MgGa相の(311)ピーク強度比は0%であった。
このような酸化物焼結体をボンディングしてスパッタリングターゲットとし、直流スパッタリングによる成膜を行った。アーク放電は起こらず、安定した成膜が可能であった。得られた透明導電膜の組成は、ターゲットとほぼ同じであることが確認された。膜の生成相をX線回折測定によって同定したところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみによって構成されており、立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相の存在は確認されなかった。この六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の回折ピークは、c面(002)反射によるもののみが観察され、前出の式(B)で定義される、前記酸化亜鉛相のa面(100)に対するc面(002)のピーク強度比は100%であった。なお、c面(002)反射によるピーク強度は、図1に同様に示した実施例4より一段高い強度を示し、マグネシウムを添加していない比較例1の約2.1倍の高い強度を示した。膜の比抵抗を測定したところ、9.8×10−4Ωcmであった。
次に、得られた透明導電膜をITO−06Nに浸漬した場合のエッチングレートを測定したところ、70nm/minであり、適度なエッチングレートであった。5%KOHに対しては全くエッチングされず、十分な耐アルカリ性が得られた。結果を表1に示す。なお、5%KOHによる耐アルカリ性については、液温50℃でのより厳しい条件での試験も実施した。その結果においても、全くエッチングされず、優れた耐アルカリ性を示した。このように一段と優れた諸特性が得られた理由は、ガリウム量およびマグネシウム量が適当な組成であることと、優れた結晶性を有することによる相乗効果によって、耐酸性ならびに耐アルカリ性が一層向上したものと考えられる。
(Example 20)
Zinc oxide containing gallium and magnesium was produced in the same manner as in Example 2 except that the Ga / (Zn + Ga) atomic ratio was changed to 0.08 and the Mg / (Zn + Ga + Mg) atomic ratio was changed to 0.18. An oxide sintered body having a main component was produced. When the composition of the obtained oxide sintered body was analyzed, it was confirmed that it was almost the same as the blend composition. When the specific resistance value of the oxide sintered body was measured, it was confirmed that the specific resistance was 1 kΩcm or less. The density was 5.3 g / cm 3 .
As a result of phase identification of the oxide sintered body by X-ray diffraction measurement, only a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure was confirmed, and a magnesium oxide phase having a cubic rock salt structure, or magnesium and gallium were observed. A diffraction peak due to the composite oxide MgGa 2 O 4 phase contained was not confirmed. That is, the (311) peak intensity ratio of the composite oxide MgGa 2 O 4 phase to the peak intensity of the zinc oxide phase (101) defined by the above formula (A) was 0%.
Such oxide sintered bodies were bonded to form a sputtering target, and a film was formed by direct current sputtering. Arc discharge did not occur and stable film formation was possible. It was confirmed that the composition of the obtained transparent conductive film was almost the same as that of the target. When the formation phase of the film was identified by X-ray diffraction measurement, it was composed only of a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, and the presence of a zinc oxide phase having a cubic rock salt structure was not confirmed. As for the diffraction peak of the zinc oxide phase having the hexagonal wurtzite structure, only the c-plane (002) reflection is observed, and the a-plane of the zinc oxide phase defined by the above formula (B) ( The peak intensity ratio of c-plane (002) to 100) was 100%. The peak intensity due to c-plane (002) reflection is one step higher than that of Example 4 similarly shown in FIG. 1 and about 2.1 times higher than that of Comparative Example 1 in which magnesium is not added. It was. When the specific resistance of the film was measured, it was 9.8 × 10 −4 Ωcm.
Next, when the etching rate when the obtained transparent conductive film was immersed in ITO-06N was measured, it was 70 nm / min and was an appropriate etching rate. Etching was not performed at all with respect to 5% KOH, and sufficient alkali resistance was obtained. The results are shown in Table 1. In addition, about the alkali resistance by 5% KOH, the test on the severer conditions at the liquid temperature of 50 degreeC was also implemented. Even in the result, it was not etched at all and showed excellent alkali resistance. The reason why much more excellent characteristics were obtained in this way was that the acid and alkali resistance were further improved by the synergistic effect due to the appropriate composition of gallium and magnesium and the excellent crystallinity. It is considered a thing.

(実施例21)
Ga/(Zn+Ga)原子数比を0.09に、Mg/(Zn+Ga+Mg)原子数比を0.18に変更し、さらに焼結助剤として酸化チタンを0.2wt%添加した以外は、実施例2と同様の作製方法で、ガリウムとマグネシウムを含む酸化亜鉛を主成分とする酸化物焼結体を作製した。得られた酸化物焼結体の組成を分析したところ、ほぼ配合組成と同じであることを確認した。酸化物焼結体の比抵抗値を測定したところ、比抵抗が1kΩcm以下であることが確認された。また密度は5.2g/cmであった。
X線回折測定による酸化物焼結体の相同定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみが確認され、立方晶の岩塩構造をとる酸化マグネシウム相、またはマグネシウムとガリウムを含む複合酸化物MgGa相による回折ピークは確認されなかった。すなわち、前出の式(A)で定義される、酸化亜鉛相(101)のピーク強度に対する複合酸化物MgGa相の(311)ピーク強度比は0%であった。
このような酸化物焼結体をボンディングしてスパッタリングターゲットとし、直流スパッタリングによる成膜を行った。アーク放電は起こらず、安定した成膜が可能であった。得られた透明導電膜の組成は、ターゲットとほぼ同じであることが確認された。膜の生成相をX線回折測定によって同定したところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみによって構成されており、立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相の存在は確認されなかった。この六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の回折ピークは、c面(002)反射によるもののみが観察され、前出の式(B)で定義される、前記酸化亜鉛相のa面(100)に対するc面(002)のピーク強度比は100%であった。なお、c面(002)反射によるピーク強度は、マグネシウムを添加していない比較例1の約1.4倍の強度を示した。膜の比抵抗を測定したところ、1.2×10−3Ωcmであった。
次に、得られた透明導電膜をITO−06Nに浸漬した場合のエッチングレートを測定したところ、70nm/minであり、適度なエッチングレートであった。5%KOHに対しては全くエッチングされず、十分な耐アルカリ性が得られた。結果を表1に示す。なお、5%KOHによる耐アルカリ性については、液温50℃でのより厳しい条件での試験も実施した。その結果、わずかにエッチングされるようになり、エッチングレートは20nm/minであった。
なお、膜の諸特性に顕著に及ぼす焼結助剤の影響は認められなかった。
(Example 21)
Except for changing the Ga / (Zn + Ga) atomic ratio to 0.09, changing the Mg / (Zn + Ga + Mg) atomic ratio to 0.18, and further adding 0.2 wt% of titanium oxide as a sintering aid. An oxide sintered body mainly composed of zinc oxide containing gallium and magnesium was produced by the same production method as in No. 2. When the composition of the obtained oxide sintered body was analyzed, it was confirmed that it was almost the same as the blend composition. When the specific resistance value of the oxide sintered body was measured, it was confirmed that the specific resistance was 1 kΩcm or less. The density was 5.2 g / cm 3 .
As a result of phase identification of the oxide sintered body by X-ray diffraction measurement, only a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure was confirmed, and a magnesium oxide phase having a cubic rock salt structure, or magnesium and gallium were observed. A diffraction peak due to the composite oxide MgGa 2 O 4 phase contained was not confirmed. That is, the (311) peak intensity ratio of the composite oxide MgGa 2 O 4 phase to the peak intensity of the zinc oxide phase (101) defined by the above formula (A) was 0%.
Such oxide sintered bodies were bonded to form a sputtering target, and a film was formed by direct current sputtering. Arc discharge did not occur and stable film formation was possible. It was confirmed that the composition of the obtained transparent conductive film was almost the same as that of the target. When the formation phase of the film was identified by X-ray diffraction measurement, it was composed only of a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, and the presence of a zinc oxide phase having a cubic rock salt structure was not confirmed. As for the diffraction peak of the zinc oxide phase having the hexagonal wurtzite structure, only the c-plane (002) reflection is observed, and the a-plane of the zinc oxide phase defined by the above formula (B) ( The peak intensity ratio of c-plane (002) to 100) was 100%. The peak intensity due to c-plane (002) reflection was about 1.4 times that of Comparative Example 1 in which no magnesium was added. When the specific resistance of the film was measured, it was 1.2 × 10 −3 Ωcm.
Next, when the etching rate when the obtained transparent conductive film was immersed in ITO-06N was measured, it was 70 nm / min and was an appropriate etching rate. Etching was not performed at all with respect to 5% KOH, and sufficient alkali resistance was obtained. The results are shown in Table 1. In addition, about the alkali resistance by 5% KOH, the test on the severer conditions at the liquid temperature of 50 degreeC was also implemented. As a result, etching began slightly, and the etching rate was 20 nm / min.
In addition, the influence of the sintering aid on the various characteristics of the film was not recognized.

(実施例22)
ガリウムの代わりにアルミニウムを添加するため、出発原料として酸化ガリウム粉末ではなく酸化アルミニウム粉末を用いた以外は、実施例2と同様の作製方法で、アルミニウムとマグネシウムを含む酸化亜鉛を主成分とし、AlがAl/(Zn+Al)原子数比として0.05で、MgがMg/(Zn+Al+Mg)原子数比として0.098含有する酸化物焼結体を作製した。得られた酸化物焼結体の組成を分析したところ、ほぼ配合組成と同じであることを確認した。酸化物焼結体の比抵抗値を測定したところ、比抵抗が5kΩcm以下であることが確認された。また密度は5.4g/cmであった。
X線回折測定による酸化物焼結体の相同定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみが確認され、立方晶の岩塩構造をとる酸化マグネシウム相またはマグネシウムとアルミニウムを含む複合酸化物MgAl相による回折ピークは確認されなかった。すなわち、前出の式(A)で定義される、酸化亜鉛相(101)のピーク強度に対する複合酸化物MgAl相の(311)ピーク強度比は0%であった。
このような酸化物焼結体をボンディングしてスパッタリングターゲットとし、直流スパッタリングによる成膜を行った。アーク放電は起こらず、安定した成膜が可能であった。得られた透明導電膜の組成は、ターゲットとほぼ同じであることが確認された。膜の生成相をX線回折測定によって同定したところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみによって構成されており、立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相の存在は確認されなかった。この六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の回折ピークは、c面(002)反射によるもののみが観察され、前出の式(B)で定義される、前記酸化亜鉛相のa面(100)に対するc面(002)のピーク強度比は100%であった。なお、c面(002)反射によるピーク強度は、マグネシウムを添加していない比較例1の約2.2倍の高い強度を示した。膜の比抵抗を測定したところ、2.1×10−3Ωcmであった。
次に、得られた透明導電膜をITO−06Nに浸漬した場合のエッチングレートを測定したところ、50nm/minであり、適度なエッチングレートであった。5%KOHに対しては全くエッチングされず、十分な耐アルカリ性が得られた。結果を表1に示す。なお、5%KOHによる耐アルカリ性については、液温50℃でのより厳しい条件での試験も実施した。その結果においても、全くエッチングされず、優れた耐アルカリ性を示した。このように一段と優れた諸特性が得られた理由は、アルミニウム量およびマグネシウム量が適当な組成であることと、優れた結晶性を有することによる相乗効果によって、耐酸性ならびに耐アルカリ性が一層向上したものと考えられる。
(Example 22)
In order to add aluminum instead of gallium, except that gallium oxide powder was used instead of gallium oxide powder as a starting material, the production method was the same as that of Example 2, and the main component was zinc oxide containing aluminum and magnesium. An oxide sintered body in which Mg is 0.05 as the Al / (Zn + Al) atomic ratio and Mg is 0.098 as the Mg / (Zn + Al + Mg) atomic ratio was produced. When the composition of the obtained oxide sintered body was analyzed, it was confirmed that it was almost the same as the blend composition. When the specific resistance value of the oxide sintered body was measured, it was confirmed that the specific resistance was 5 kΩcm or less. The density was 5.4 g / cm 3 .
Phase identification of oxide sinter by X-ray diffraction measurement confirmed only zinc oxide phase with hexagonal wurtzite structure, including magnesium oxide phase with cubic rock salt structure or containing magnesium and aluminum A diffraction peak due to the composite oxide MgAl 2 O 4 phase was not confirmed. That is, the (311) peak intensity ratio of the composite oxide MgAl 2 O 4 phase to the peak intensity of the zinc oxide phase (101) defined by the above formula (A) was 0%.
Such oxide sintered bodies were bonded to form a sputtering target, and a film was formed by direct current sputtering. Arc discharge did not occur and stable film formation was possible. It was confirmed that the composition of the obtained transparent conductive film was almost the same as that of the target. When the formation phase of the film was identified by X-ray diffraction measurement, it was composed only of a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, and the presence of a zinc oxide phase having a cubic rock salt structure was not confirmed. As for the diffraction peak of the zinc oxide phase having the hexagonal wurtzite structure, only the c-plane (002) reflection is observed, and the a-plane of the zinc oxide phase defined by the above formula (B) ( The peak intensity ratio of c-plane (002) to 100) was 100%. The peak intensity due to c-plane (002) reflection was about 2.2 times as high as that of Comparative Example 1 in which magnesium was not added. When the specific resistance of the film was measured, it was 2.1 × 10 −3 Ωcm.
Next, when the etching rate when the obtained transparent conductive film was immersed in ITO-06N was measured, it was 50 nm / min and was an appropriate etching rate. Etching was not performed at all with respect to 5% KOH, and sufficient alkali resistance was obtained. The results are shown in Table 1. In addition, about the alkali resistance by 5% KOH, the test on the severer conditions at the liquid temperature of 50 degreeC was also implemented. Even in the result, it was not etched at all and showed excellent alkali resistance. The reason why much more excellent properties were obtained in this way was that the acid resistance and alkali resistance were further improved due to the synergistic effect of having an appropriate amount of aluminum and magnesium and having excellent crystallinity. It is considered a thing.

(実施例23)
Al/(Zn+Al)原子数比を0.025とした以外は、実施例15と同様の作製方法で、ガリウム、アルミニウム、ならびにマグネシウムを含む酸化亜鉛を主成分とする酸化物焼結体を作製した。
得られた酸化物焼結体の組成を分析したところ、ほぼ配合組成と同じであることを確認した。酸化物焼結体の比抵抗値を測定したところ、比抵抗が1kΩcm以下であることが確認された。また密度は5.3g/cmであった。X線回折測定による酸化物焼結体の相同定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみが確認され、立方晶の岩塩構造をとる酸化マグネシウム相、またはマグネシウムとガリウムを含む複合酸化物MgGa相ならびにマグネシウムとアルミニウムを含む複合酸化物MgAl相による回折ピークは確認されなかった。すなわち、前出の式(A)で定義される、酸化亜鉛相(101)のピーク強度に対する複合酸化物MgGa相の(311)ピーク強度とMgAl相の(311)ピーク強度の和の比率は0%であった。
このような酸化物焼結体をボンディングしてスパッタリングターゲットとし、直流スパッタリングによる成膜を行った。アーク放電は起こらず、安定した成膜が可能であった。なお、投入直流電力を500Wまで高めて、10分間あたりの異常放電回数を測定したが、全く起こらなかった。測定後には、ターゲット表面非エロージョン部のパーティクル発生状況を調べたが、全く発生していなかった。
得られた透明導電膜の組成は、ターゲットとほぼ同じであることが確認された。膜の生成相をX線回折測定によって同定したところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみによって構成されており、立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相の存在は確認されなかった。この六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の回折ピークは、c面(002)反射によるもののみが観察され、前出の式(B)で定義される、前記酸化亜鉛相のa面(100)に対するc面(002)のピーク強度比は100%であった。なお、c面(002)反射によるピーク強度は、マグネシウムを添加していない比較例1の約2.0倍の高い強度を示した。膜の比抵抗を測定したところ、9.1×10−4Ωcmを示した。
次に、得られた透明導電膜をITO−06Nに浸漬した場合のエッチングレートを測定したところ、50nm/minであり、適度なエッチングレートであった。5%KOHに対しては全くエッチングされず、十分な耐アルカリ性が得られた。結果を表1に示す。なお、5%KOHによる耐アルカリ性については、液温50℃でのより厳しい条件での試験も実施した。その結果においても、全くエッチングされず、優れた耐アルカリ性を示した。このように一段と優れた諸特性が得られた理由は、実施例7のガリウム添加の場合と同様に、ガリウム量、アルミニウム量およびマグネシウム量が適当な組成であることと、優れた結晶性を有することによる相乗効果によるものと考えられる。
(Example 23)
An oxide sintered body mainly composed of zinc oxide containing gallium, aluminum, and magnesium was produced by the same production method as in Example 15 except that the Al / (Zn + Al) atomic ratio was set to 0.025. .
When the composition of the obtained oxide sintered body was analyzed, it was confirmed that it was almost the same as the blend composition. When the specific resistance value of the oxide sintered body was measured, it was confirmed that the specific resistance was 1 kΩcm or less. The density was 5.3 g / cm 3 . As a result of phase identification of the oxide sintered body by X-ray diffraction measurement, only a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure was confirmed, and a magnesium oxide phase having a cubic rock salt structure, or magnesium and gallium were added. Diffraction peaks due to the composite oxide MgGa 2 O 4 phase containing and the composite oxide MgAl 2 O 4 phase containing magnesium and aluminum were not confirmed. That is, the (311) peak intensity of the composite oxide MgGa 2 O 4 phase and the (311) peak intensity of the MgAl 2 O 4 phase with respect to the peak intensity of the zinc oxide phase (101) defined by the above formula (A) The sum ratio was 0%.
Such oxide sintered bodies were bonded to form a sputtering target, and a film was formed by direct current sputtering. Arc discharge did not occur and stable film formation was possible. In addition, the input DC power was increased to 500 W and the number of abnormal discharges per 10 minutes was measured, but it did not occur at all. After the measurement, the state of generation of particles on the non-erosion part of the target surface was examined, but it was not generated at all.
It was confirmed that the composition of the obtained transparent conductive film was almost the same as that of the target. When the formation phase of the film was identified by X-ray diffraction measurement, it was composed only of a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, and the presence of a zinc oxide phase having a cubic rock salt structure was not confirmed. As for the diffraction peak of the zinc oxide phase having the hexagonal wurtzite structure, only the c-plane (002) reflection is observed, and the a-plane of the zinc oxide phase defined by the above formula (B) ( The peak intensity ratio of c-plane (002) to 100) was 100%. The peak intensity due to c-plane (002) reflection was about 2.0 times as high as that of Comparative Example 1 in which magnesium was not added. When the specific resistance of the film was measured, it was 9.1 × 10 −4 Ωcm.
Next, when the etching rate when the obtained transparent conductive film was immersed in ITO-06N was measured, it was 50 nm / min and was an appropriate etching rate. Etching was not performed at all with respect to 5% KOH, and sufficient alkali resistance was obtained. The results are shown in Table 1. In addition, about the alkali resistance by 5% KOH, the test on the severer conditions at the liquid temperature of 50 degreeC was also implemented. Even in the result, it was not etched at all and showed excellent alkali resistance. The reason why much more excellent characteristics were obtained in this manner is that, as in the case of gallium addition in Example 7, the gallium amount, the aluminum amount, and the magnesium amount have an appropriate composition and excellent crystallinity. This is probably due to a synergistic effect.

(実施例24)
作製方法を常圧焼成法からホットプレス法に変更した以外は、実施例17と同様の作製方法で、ガリウムをGa/(Zn+Ga)原子数比で0.065、およびマグネシウムをMg/(Zn+Ga+Mg)原子数比で0.115含む酸化亜鉛を主成分とする酸化物焼結体を作製した。ホットプレス法の条件は、アルゴン雰囲気中、温度1100℃、圧力19.60MPa(200kgf/cm2)、加圧時間1時間とした。得られた酸化物焼結体の組成を分析したところ、ほぼ配合組成と同じであることを確認した。酸化物焼結体の比抵抗値を測定したところ、比抵抗が1kΩcm以下であることが確認された。また密度は5.6g/cmであった。
X線回折測定による酸化物焼結体の相同定を行ったところ、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみが確認され、立方晶の岩塩構造をとる酸化マグネシウム相、またはマグネシウムとガリウムを含む複合酸化物MgGa相による回折ピークは確認されなかった。すなわち、前出の式(A)で定義される、酸化亜鉛相(101)のピーク強度に対する複合酸化物MgGa相の(311)ピーク強度比は0%であった。
このような酸化物焼結体をボンディングしてスパッタリングターゲットとし、直流スパッタリングによる成膜を行った。アーク放電は起こらず、安定した成膜が可能であった。得られた透明導電膜の組成は、ターゲットとほぼ同じであることが確認された。膜の生成相をX線回折測定によって同定した結果を図1に示す。六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相のみによって構成されており、立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相の存在は確認されなかった。この六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の回折ピークは、c面(002)反射によるもののみが観察され、前出の式(B)で定義される、前記酸化亜鉛相のa面(100)に対するc面(002)のピーク強度比は100%であった。なお、c面(002)反射によるピーク強度は、図1に同様に示した実施例4より一段高い強度を示し、マグネシウムを添加していない比較例1の約2.7倍の高い強度を示した。この膜の比抵抗を測定したところ、7.8×10−4Ωcmであった。
次に、得られた透明導電膜をITO−06Nに浸漬した場合のエッチングレートを測定したところ、一段と優れた耐酸性を示し、30nm/minの適度なエッチングレートであった。5%KOHに対しては全くエッチングされず、十分な耐アルカリ性が得られた。結果を表1に示す。なお、5%KOHによる耐アルカリ性については、液温50℃でのより厳しい条件での試験も実施した。その結果においても、全くエッチングされず、優れた耐アルカリ性を示した。このように、実施例17よりさらに一段と優れた諸特性が得られた理由は、ガリウム量およびマグネシウム量が適当な組成であることと、優れた結晶性を有することによる相乗効果に加え、酸化物焼結体および得られた膜の酸素量が低減されたことよるものと考えられる。
(Example 24)
Except that the production method was changed from the normal pressure firing method to the hot press method, the production method was the same as in Example 17, except that gallium was Ga / (Zn + Ga) atomic ratio of 0.065, and magnesium was Mg / (Zn + Ga + Mg). An oxide sintered body mainly composed of zinc oxide containing 0.115 in atomic ratio was prepared. The conditions of the hot pressing method were an argon atmosphere, a temperature of 1100 ° C., a pressure of 19.60 MPa (200 kgf / cm 2), and a pressing time of 1 hour. When the composition of the obtained oxide sintered body was analyzed, it was confirmed that it was almost the same as the blend composition. When the specific resistance value of the oxide sintered body was measured, it was confirmed that the specific resistance was 1 kΩcm or less. The density was 5.6 g / cm 3 .
As a result of phase identification of the oxide sintered body by X-ray diffraction measurement, only a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure was confirmed, and a magnesium oxide phase having a cubic rock salt structure, or magnesium and gallium were observed. A diffraction peak due to the composite oxide MgGa 2 O 4 phase contained was not confirmed. That is, the (311) peak intensity ratio of the composite oxide MgGa 2 O 4 phase to the peak intensity of the zinc oxide phase (101) defined by the above formula (A) was 0%.
Such oxide sintered bodies were bonded to form a sputtering target, and a film was formed by direct current sputtering. Arc discharge did not occur and stable film formation was possible. It was confirmed that the composition of the obtained transparent conductive film was almost the same as that of the target. The result of identifying the formation phase of the film by X-ray diffraction measurement is shown in FIG. It was composed only of a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, and the presence of a zinc oxide phase having a cubic rock salt structure was not confirmed. As for the diffraction peak of the zinc oxide phase having the hexagonal wurtzite structure, only the c-plane (002) reflection is observed, and the a-plane of the zinc oxide phase defined by the above formula (B) ( The peak intensity ratio of c-plane (002) to 100) was 100%. The peak intensity due to c-plane (002) reflection is one level higher than that of Example 4 similarly shown in FIG. 1, and is about 2.7 times higher than that of Comparative Example 1 in which magnesium is not added. It was. When the specific resistance of this film was measured, it was 7.8 × 10 −4 Ωcm.
Next, when the etching rate when the obtained transparent conductive film was immersed in ITO-06N was measured, it showed much better acid resistance and was an appropriate etching rate of 30 nm / min. Etching was not performed at all with respect to 5% KOH, and sufficient alkali resistance was obtained. The results are shown in Table 1. In addition, about the alkali resistance by 5% KOH, the test on the severer conditions at the liquid temperature of 50 degreeC was also implemented. Even in the result, it was not etched at all and showed excellent alkali resistance. Thus, the reason why various characteristics more excellent than those of Example 17 were obtained is that, in addition to the synergistic effect due to the appropriate composition of gallium and magnesium, and the excellent crystallinity, the oxide It is considered that the oxygen content of the sintered body and the obtained film was reduced.

(実施例25)
厚さ100μmのPESフィルム基板上に、予め厚さ100nmの酸化窒化シリコン膜をガスバリア膜として形成し、該ガスバリア膜上に実施例17と同様にして膜厚200nmの透明導電膜を形成し、透明度導電性基材を作製した。
得られた透明度導電性基材は、実施例17と同等の結晶性を有し、その比抵抗は8.5×10−4Ωcmであった。
次に、得られた透明度導電性基材をITO−06Nに浸漬した場合のエッチングレートを測定したところ、40nm/minの適度なエッチングレートであった。5%KOHに対しては全くエッチングされず、さらに液温50℃でのより厳しい条件でもエッチングされずに、実施例17と同様に、十分な耐アルカリ性を有することが確認された。
(Example 25)
A silicon oxynitride film having a thickness of 100 nm is formed in advance as a gas barrier film on a PES film substrate having a thickness of 100 μm, and a transparent conductive film having a film thickness of 200 nm is formed on the gas barrier film in the same manner as in Example 17. A conductive substrate was prepared.
The obtained transparent conductive substrate had crystallinity equivalent to that of Example 17, and the specific resistance was 8.5 × 10 −4 Ωcm.
Next, when the etching rate when the obtained transparent conductive base material was immersed in ITO-06N was measured, it was an appropriate etching rate of 40 nm / min. It was confirmed that the film was not etched at all with respect to 5% KOH, and was not etched even under more severe conditions at a liquid temperature of 50 ° C., and had sufficient alkali resistance as in Example 17.

Figure 2007141994
Figure 2007141994

上記実施例1では、酸化物焼結体が酸化亜鉛を主成分とし、さらに特定量のマグネシウムを含有しているために、これをスパッタリングターゲットとして用いたときに、直流スパッタリングでもアーク放電が発生せず、耐薬品性に優れた透明導電膜を形成できた。また、実施例2〜10、実施例12〜15、実施例17〜24では、さらにガリウムおよび/またはアルミニウムを特定量含有する酸化物焼結体としたので、得られる透明導電膜の導電性を一層改善することができることが分かる。特に、実施例7〜8、実施例14、実施例17〜19、22〜23では、ガリウムおよび/またはアルミニウム、ならびにマグネシウムを特定組成範囲にすることによって、また、実施例24では、焼結法としてホットプレスを採用することにより、膜の結晶性を著しく向上させることができ、その結果、導電性だけでなく耐薬品性も一段と改善することが可能となった。
なお実施例11では、原料粉末の混合時間を変えたために得られる酸化物焼結体の密度が若干小さくなったが、得られる透明導電膜の耐薬品性、導電性はさほど影響を受けていないことが分かる。
さらに、実施例16では、酸化亜鉛を主成分とし、特定量のマグネシウムとガリウムを含有している酸化物焼結体をイオンプレーティングターゲットとして用いたが、スパッタリングと同様に耐薬品性に優れた透明導電膜を形成できた。
また、実施例25では、耐薬品性に優れた透明導電膜を用いた透明導電性基材を得ることができた。
In Example 1, since the oxide sintered body contains zinc oxide as a main component and further contains a specific amount of magnesium, when this is used as a sputtering target, arc discharge is generated even in direct current sputtering. The transparent conductive film excellent in chemical resistance could be formed. Moreover, in Examples 2-10, Examples 12-15, and Examples 17-24, since it was set as the oxide sintered compact which contains a specific amount of gallium and / or aluminum, the electroconductivity of the obtained transparent conductive film is set. It turns out that it can improve further. In particular, in Examples 7 to 8, Example 14, Examples 17 to 19, 22 to 23, by making gallium and / or aluminum and magnesium into a specific composition range, and in Example 24, a sintering method is used. By adopting a hot press, the crystallinity of the film can be remarkably improved. As a result, not only the conductivity but also the chemical resistance can be further improved.
In Example 11, the density of the oxide sintered body obtained by changing the mixing time of the raw material powder was slightly reduced, but the chemical resistance and conductivity of the obtained transparent conductive film were not significantly affected. I understand that.
Furthermore, in Example 16, an oxide sintered body containing zinc oxide as a main component and containing specific amounts of magnesium and gallium was used as an ion plating target, but it was excellent in chemical resistance like sputtering. A transparent conductive film could be formed.
Moreover, in Example 25, the transparent conductive base material using the transparent conductive film excellent in chemical resistance was able to be obtained.

これに対して、比較例1では、マグネシウムが添加されていない従来のガリウム添加酸化亜鉛焼結体であり、比較例2〜5は、マグネシウム及びガリウムが添加されているが、その添加量が本発明の範囲から外れるので、これを用いて得られる透明導電膜の耐薬品性、導電性が不十分であった。比較例5では、平均粒径が大きい原料粉末を用い、混合時間を極めて短時間としたため、酸化物焼結体に酸化マグネシウム相が生成し、スパッタリングでアーク放電が生じ透明導電膜を成膜できなかった。   On the other hand, Comparative Example 1 is a conventional gallium-doped zinc oxide sintered body to which magnesium is not added, and Comparative Examples 2 to 5 have magnesium and gallium added. Since it deviates from the scope of the invention, the chemical resistance and conductivity of the transparent conductive film obtained using this were insufficient. In Comparative Example 5, since the raw material powder having a large average particle diameter was used and the mixing time was extremely short, a magnesium oxide phase was generated in the oxide sintered body, and arc discharge was generated by sputtering, so that a transparent conductive film could be formed. There wasn't.

本発明の酸化物焼結体は、スパッタリングターゲットとして用いられ、直流スパッタリングでもアーク放電が発生せず、耐薬品性に優れた透明導電膜を形成することが可能となる。また、さらにガリウムおよび/またはアルミニウムを特定量含有する酸化物焼結体は、得られる透明導電膜の導電性を一層改善することができる。
また、本発明の酸化物焼結体は、イオンプレーティング用のタブレットとしても同様に用いることができ高速成膜が可能である。これにより得られた本発明の酸化亜鉛系透明導電膜は、最適な組成と結晶相に制御されるため、可視光透過性及び電気抵抗率を大きく損なうことなく、優れた耐薬品性を示し、比較的高価なインジウムを使用しない透明導電膜、それを有する透明導電性基材として工業的に極めて有用である。
The oxide sintered body of the present invention is used as a sputtering target, and does not generate arc discharge even by direct current sputtering, and can form a transparent conductive film excellent in chemical resistance. Furthermore, the oxide sintered body containing a specific amount of gallium and / or aluminum can further improve the conductivity of the transparent conductive film obtained.
Further, the oxide sintered body of the present invention can be similarly used as a tablet for ion plating, and high-speed film formation is possible. The zinc oxide-based transparent conductive film of the present invention thus obtained is controlled to an optimal composition and crystal phase, and thus exhibits excellent chemical resistance without greatly impairing visible light transmittance and electrical resistivity. It is industrially extremely useful as a transparent conductive film that does not use relatively expensive indium and a transparent conductive substrate having the transparent conductive film.

Claims (25)

酸化亜鉛と、マグネシウムとを含有し、かつ、マグネシウムの含有量が、Mg/(Zn+Mg)原子数比として0.02〜0.30であることを特徴とする酸化物焼結体。   An oxide sintered body containing zinc oxide and magnesium, wherein the magnesium content is 0.02 to 0.30 as the Mg / (Zn + Mg) atomic ratio. マグネシウムの含有量が、Mg/(Zn+Mg)原子数比として0.05〜0.18であることを特徴とする請求項1に記載の酸化物焼結体。   2. The oxide sintered body according to claim 1, wherein the magnesium content is 0.05 to 0.18 as an Mg / (Zn + Mg) atomic ratio. 比抵抗が50kΩcm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の酸化物焼結体。   The specific resistance is 50 kΩcm or less, and the oxide sintered body according to claim 1 or 2. 酸化亜鉛と、マグネシウムと、ガリウムおよび/またはアルミニウムとを含有し、かつ、ガリウムおよび/またはアルミニウムの含有量が、(Ga+Al)/(Zn+Ga+Al)原子数比として0を超え0.09以下、また、マグネシウムの含有量が、Mg/(Zn+Ga+Al+Mg)原子数比として0.02〜0.30であることを特徴とする酸化物焼結体。   Containing zinc oxide, magnesium, gallium and / or aluminum, and the content of gallium and / or aluminum is more than 0 and not more than 0.09 as (Ga + Al) / (Zn + Ga + Al) atomic ratio, An oxide sintered body characterized in that the magnesium content is 0.02 to 0.30 as the atomic ratio of Mg / (Zn + Ga + Al + Mg). マグネシウムの含有量が、Mg/(Zn+Ga+Al+Mg)原子数比として0.05〜0.18であることを特徴とする請求項4に記載の酸化物焼結体。   5. The oxide sintered body according to claim 4, wherein the magnesium content is 0.05 to 0.18 as an atomic ratio of Mg / (Zn + Ga + Al + Mg). ガリウムおよび/またはアルミニウムの含有量が、(Ga+Al)/(Zn+Ga+Al)原子数比として0.01〜0.08であることを特徴とする請求項4に記載の酸化物焼結体。   5. The oxide sintered body according to claim 4, wherein the content of gallium and / or aluminum is 0.01 to 0.08 in terms of (Ga + Al) / (Zn + Ga + Al) atomic number ratio. ガリウムおよび/またはアルミニウムの含有量が、(Ga+Al)/(Zn+Ga+Al)原子数比として0.035〜0.08であり、かつ、マグネシウムの含有量が、Mg/(Zn+Ga+Al+Mg)原子数比として0.098〜0.18であることを特徴とする請求項4に記載の酸化物焼結体。   The content of gallium and / or aluminum is 0.035 to 0.08 as the (Ga + Al) / (Zn + Ga + Al) atomic ratio, and the content of magnesium is 0.00 as the Mg / (Zn + Ga + Al + Mg) atomic ratio. It is 098-0.18, The oxide sintered compact of Claim 4 characterized by the above-mentioned. 下記の式(A)で表されるX線回折測定によるピークの強度比が、15%以下であることを特徴とする請求項4〜7のいずれかに記載の酸化物焼結体。
I[MgGa(311)+MgAl(311)]/I[ZnO(101)]×100 (%)… (A)
(式中、I[MgGa(311)+MgAl(311)]は、立方晶の岩塩構造をとる複合酸化物MgGa相の(311)ピーク強度とMgAl相の(311)ピーク強度の和であり、I[ZnO(101)]は、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の(101)ピーク強度を示す)
The oxide sintered body according to any one of claims 4 to 7, wherein a peak intensity ratio by X-ray diffraction measurement represented by the following formula (A) is 15% or less.
I [MgGa 2 O 4 (311) + MgAl 2 O 4 (311)] / I [ZnO (101)] × 100 (%) (A)
(Where I [MgGa 2 O 4 (311) + MgAl 2 O 4 (311)] is the (311) peak intensity and MgAl 2 O 4 phase of the complex oxide MgGa 2 O 4 phase having a cubic rock salt structure (311) is the sum of peak intensities, and I [ZnO (101)] represents the (101) peak intensity of the zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure)
比抵抗が5kΩcm以下であることを特徴とする請求項4〜8に記載の酸化物焼結体。   The oxide sintered body according to claim 4, wherein the specific resistance is 5 kΩcm or less. 酸化マグネシウム相が実質的に含有されないことを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の酸化物焼結体。   The oxide sintered body according to any one of claims 1 to 9, wherein a magnesium oxide phase is substantially not contained. 酸化物焼結体が、ホットプレス法で成形、焼結して得られることを特徴とする請求項1〜10に記載の酸化物焼結体。   The oxide sintered body according to claim 1, wherein the oxide sintered body is obtained by molding and sintering by a hot press method. 請求項1〜11のいずれかに記載の酸化物焼結体を加工して得られるターゲット。   A target obtained by processing the oxide sintered body according to claim 1. 密度が5.0g/cm以上であって、スパッタリング法に用いられることを特徴とする請求項12に記載のターゲット。The target according to claim 12, wherein the density is 5.0 g / cm 3 or more, and the target is used in a sputtering method. 密度が3.5〜4.5g/cmであって、イオンプレーティング法に用いられることを特徴とする請求項12に記載のターゲット。The target according to claim 12, wherein the density is 3.5 to 4.5 g / cm 3 , and the target is used for an ion plating method. 請求項12〜14のいずれかに記載のターゲットを用いて、スパッタリング法あるいはイオンプレーティング法で基板上に形成される透明導電膜。   A transparent conductive film formed on a substrate by sputtering or ion plating using the target according to claim 12. 酸化亜鉛と、マグネシウムとを含有し、かつ、マグネシウムの含有量が、Mg/(Zn+Mg)原子数比で0.02〜0.30であることを特徴とする請求項15に記載の透明導電膜。   16. The transparent conductive film according to claim 15, which contains zinc oxide and magnesium, and the magnesium content is 0.02 to 0.30 in terms of the Mg / (Zn + Mg) atomic ratio. . 酸化亜鉛と、マグネシウムと、ガリウムおよび/またはアルミニウムを含有し、その含有量が、(Ga+Al)/(Zn+Ga+Al)原子数比で0を超え0.09以下、また、マグネシウムの含有量が、Mg/(Zn+Ga+Al+Mg)原子数比として0.02〜0.30であることを特徴とする請求項15に記載の透明導電膜。   It contains zinc oxide, magnesium, gallium and / or aluminum, and its content exceeds (Ga + Al) / (Zn + Ga + Al) atomic ratio of more than 0 and 0.09 or less, and the magnesium content is Mg / The transparent conductive film according to claim 15, wherein the atomic ratio of (Zn + Ga + Al + Mg) is 0.02 to 0.30. マグネシウムの含有量が、Mg/(Zn+Ga+Al+Mg)原子数比として0.05〜0.18であることを特徴とする請求項17に記載の透明導電膜。   The transparent conductive film according to claim 17, wherein the magnesium content is 0.05 to 0.18 as an atomic ratio of Mg / (Zn + Ga + Al + Mg). ガリウムおよび/またはアルミニウムの含有量が、(Ga+Al)/(Zn+Ga+Al)原子数比として0.01〜0.08であることを特徴とする請求項17又は18に記載の透明導電膜。   19. The transparent conductive film according to claim 17, wherein the content of gallium and / or aluminum is 0.01 to 0.08 in terms of (Ga + Al) / (Zn + Ga + Al) atomic number ratio. ガリウムおよび/またはアルミニウムの含有量が、(Ga+Al)/(Zn+Ga+Al)原子数比として0.035〜0.08であり、かつ、マグネシウムの含有量が、Mg/(Zn+Ga+Al+Mg)原子数比として0.098〜0.18であることを特徴とする請求項17に記載の透明導電膜。   The content of gallium and / or aluminum is 0.035 to 0.08 in terms of (Ga + Al) / (Zn + Ga + Al) atomic ratio, and the content of magnesium is 0.00 in terms of Mg / (Zn + Ga + Al + Mg) atomic ratio. It is 098-0.18, The transparent conductive film of Claim 17 characterized by the above-mentioned. 主として六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相から成り、下記の式(B)で表されるX線回折測定によるピーク強度比が、50%以上であることを特徴とする請求項15〜20に記載の透明導電膜。
I[ZnO(002)]/(I[ZnO(002)]+I[ZnO(100)])×100 (%) … (B)
(式中、I[ZnO(002)]は、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の(002)ピーク強度であり、I[ZnO(100)]は、六方晶のウルツ鉱構造をとる酸化亜鉛相の(100)ピーク強度を示す。)
21. The peak intensity ratio according to X-ray diffraction measurement represented by the following formula (B), which is mainly composed of a zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, is 50% or more. The transparent conductive film as described in 2.
I [ZnO (002)] / (I [ZnO (002)] + I [ZnO (100)]) × 100 (%) (B)
(Wherein I [ZnO (002)] is the (002) peak intensity of the zinc oxide phase having a hexagonal wurtzite structure, and I [ZnO (100)] has a hexagonal wurtzite structure. (Shows the (100) peak intensity of the zinc oxide phase.)
立方晶の岩塩構造をとる酸化亜鉛相が実質的に含有されないことを特徴とする請求項15〜21に記載の透明導電膜。   The transparent conductive film according to any one of claims 15 to 21, wherein a zinc oxide phase having a cubic rock salt structure is substantially not contained. 透明基板と、前記透明基板の片面若しくは両面上に形成された請求項15〜22のいずれかに記載の透明導電膜とを備え、前記透明基板が、ガラス板、石英板、片面若しくは両面がガスバリア膜で覆われた樹脂板若しくは樹脂フィルム、または、内部にガスバリア膜が挿入されている樹脂板若しくは樹脂フィルムのいずれかであることを特徴とする透明導電性基材。   A transparent substrate and a transparent conductive film according to any one of claims 15 to 22 formed on one side or both sides of the transparent substrate, wherein the transparent substrate is a glass plate, a quartz plate, one side or both sides are gas barriers. A transparent conductive substrate, which is either a resin plate or a resin film covered with a film, or a resin plate or a resin film in which a gas barrier film is inserted. 前記ガスバリア膜が、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、アルミニウム酸マグネシウム膜、酸化スズ系膜およびダイヤモンド状カーボン膜の中から選ばれる少なくとも1つであることを特徴とする請求項23に記載の透明導電性基材。   The transparent gas according to claim 23, wherein the gas barrier film is at least one selected from a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, a magnesium aluminum oxide film, a tin oxide film, and a diamond-like carbon film. Conductive substrate. 前記樹脂板もしくは樹脂フィルムが、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリカーボネート、若しくはこれらの表面をアクリル系有機物で覆った積層構造体からなっていることを特徴とする請求項23に記載の透明導電性基材。
The transparent resin according to claim 23, wherein the resin plate or resin film is made of polyethylene terephthalate, polyethersulfone, polyarylate, polycarbonate, or a laminated structure in which the surface thereof is covered with an acrylic organic material. Conductive substrate.
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